Биореволюция — эффективное взаимодействие технологий и медицины — набирает обороты. Рассказываем, какие прорывы уже случились, а какие возможны в ближайшее время — и как они изменят подходы к лечению заболеваний
Возможности биореволюции
Стефан Ольрих, член правления и руководитель фармацевтического дивизиона Bayer, в своем выступлении на форуме Nobel Vision отметил: «Мы находимся перед огромным прорывом, который мы называем биореволюцией. Мы совмещаем современную науку с цифровыми технологиями, чтобы предоставить пациентам новые лекарства и методы лечения». Использование некоторых из технологий, которые можно отнести к биореволюции в медицине — не новость, однако именно в последние годы оно дало новые результаты и позволило ответить на актуальные вызовы. Самый яркий пример — разработка антиковидных вакцин на основе матричной РНК. Для их создания необходимо было расшифровать генетический материал вируса, и современные технологии позволили сделать это очень быстро.
Еще одно проявление биореволюции — в развитии персонализированной медицины. К ее появлению привел стремительный прогресс в области генетики, в том числе благодаря поиску генетических маркеров, ассоциированных с развитием различных заболеваний. Основной принцип такой медицинской помощи — подбор индивидуальных схем лечения с учетом особенностей каждого человека.
Экономика образования
Эксперт персонализированной медицины: кто сможет лечить будущие болезни
«Персонализированный подход опирается на анализ конкретных маркеров, например, слияний генов, и последующий подбор таргетных препаратов, что дает шанс пациентам на выздоровление», — отмечает Стефан Ольрих. Такой подход может оказаться более эффективным, чем существующие сейчас стандартизированные виды терапии, и даже позволить бороться с болезнями, которые сейчас считаются неизлечимыми.
Генная терапия как проявление биореволюции
Благодаря исследованиям в области молекулярной биологии, генетики, биотехнологий и генной инженерии появилась идея генотерапии — использование генетического материала с целью лечения болезней. Например, благодаря генной терапии возможно внести в клетки «здоровую» копию гена, которая позволит восстановить функцию органа и излечить наследственную патологию, вызванную мутацией в ДНК.
В 1984 году был впервые разработан метод доставки «здоровой» ДНК в целевые клетки, основанный на использовании вирусного вектора. Дело в том, что вирусы умеют эффективно проникать в клетки и встраивать туда свой генетический материал. Когда вирусная частица используется как вектор, специалисты вносят в нее значительные изменения: опасные инфекционные гены удаляются, и вместо них в клетку попадают «здоровые» гены, потенциально способные остановить заболевание. Технология вирусных векторов активно развивается и по сей день.
Сейчас в процессе разработки еще несколько методов изменения «неправильных» генов, приводящих к патологиям: например, липосомы (особые липидные наночастицы) для доставки ДНК прямо в клетку. Особое внимание привлекает знаменитая технология CRISPR/Cas9, за которую ее создатели получили Нобелевскую премию — возможность удалять или заменять неправильные участки ДНК за счет механизма, обнаруженного учеными у бактерий: при атаке вируса бактериальная клетка «запоминает» его гены, и при следующем нападении вырабатывает особые белки Cas, которые в комплексе с специальной направляющей РНК способны «узнать» вирус и уничтожить его генетический материал. На основе этого механизма и была создана технология CRISPR/Cas9, которая является перспективным направлением в современной генной инженерии. Ученые широко изучают подходы, основанные на системах CRISPR/Cas9 — возможно, что в будущем эти подходы найдут применение в медицине для лечения сердечно-сосудистых, онкологических и других заболеваний, возможности терапии, которых пока ограничены.
Экономика инноваций
Индивидуальный дизайн: зачем нужна генная инженерия
Исследования в области генной терапии поддерживают такие компании как, например, Bayer. В 2020 году Bayer приобрела AskBio (Asklepios BioPharmaceutical) — одну из лидирующих в области разработки генотерапии компаний. Технологии AskBio основаны на адено-ассоциированном вирусном векторе (AAV) и уже дают свои плоды: сейчас в первой фазе клинических испытаний находится новый метод лечения болезни Паркинсона. Потенциально новая терапия может помочь пациентам восстановить двигательную активность за счет доставки в нейроны гена, кодирующего нейротрофический фактор — белок, способствующий регенерации нервных клеток. Кроме того, в первой половине 2022 года запланированы клинические исследования препарата LION-101 для лечения поясно-конечностной мышечной дистрофии (LGMD) типа 2I/R9. Это редкое генетическое заболевание, проявляющееся в детском возрасте, которое может привести к инвалидизации.
Клеточная терапия для регенерации поврежденных тканей и органов
Развитие многих хронических заболеваний приводит к необратимому повреждению и потере функций органов или тканей. При некоторых патологиях сердца, почек, легких, печени может потребоваться трансплантация — пересадка донорского материала. Но этот метод не идеален — доноров часто не хватает, а трансплантат может не прижиться из-за иммунной реакции пациента.
Кроме того, есть еще одна серьезная проблема: болезни, для которых возможно только поддерживающее лечение. Потенциальное решение этих проблем — применение клеточной терапии.
Клеточная терапия основана на огромном потенциале стволовых клеток — клеток, из которых позже развиваются все клетки организма. Потенциально с их помощью можно восстанавливать поврежденные структуры: например, сердечную мышцу, сетчатку глаза или суставы.
Важно отметить, что стволовые клетки уже используются при лечении онкологических заболеваний — при трансплантации клеток костного мозга.
После извлечения стволовые клетки культивируются в лаборатории и подвергаются ряду модификаций под конкретные нужды — для введения пациентам они должны развиться в необходимые типы клеток. Наибольшим потенциалом обладают плюрипотентные стволовые клетки — они могут дифференцироваться почти в любую клетку организма и потенциально могут быть использованы для регенерации почти любой ткани.
С использованием зародышевого материала связано множество этических проблем, и внимание исследователей привлекла возможность перепрограммировать клетки взрослых и придать им свойства плюрипотентных клеток. В 2012 году за открытие этой технологии ученые Синъя Яманака и Джон Гердон получили Нобелевскую премию по медицине.
Экономика инноваций
Таблетка от старости: какие стартапы пытаются побороть старение
Сейчас по всему миру проводится множество клинических исследований применения плюрипотентных стволовых клеток для лечения самых разных заболеваний: артритов, повреждений сердечной мышцы, офтальмологических и нейродегенеративных патологий. Это тоже одна из областей, на которых фокусируется Bayer. С 2019 года Bayer принадлежит компания BlueRock, исследователи из которой использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, чтобы вырастить дофаминергические нейроны и восстановить поврежденные болезнью области мозга. Сейчас технология проходит первую фазу клинических испытаний. «Пациенты смогут на постоянной основе получать дофамин и не будут нуждаться в дополнительных лекарствах. Мы надеемся добиться успеха в этом исследовании, так как такой подход может помочь улучшить качество жизни или спасти пациентов, добиться полного выздоровления», — говорит Стефан Ольрих. Кроме того, в BlueRock активно исследуют дальнейшие возможности применения клеточной терапии в кардиологии, иммунологии и неврологии.
Источник
Подробнее ➤
