Hi-Tech

Медицина 2.0: как мы будем лечиться завтра

Генная терапия, запрограммированные клетки и даже «умные» бактерии на страже нашего здоровья — все это уже не научная фантастика.

В закладки

The Daily Dot

Статья партнёра инвестфонда Andreessen Horowitz Хорхе Конде в переводе издания «Идеономика».

Следы медицинских вмешательств находят на человеческих скелетах, начиная с 6500 года до нашей эры. Роль целителя — это древнее призвание, столь же древнее, как и само человечество. Невероятно, но тогда даже проводили операции на головном мозге.

Еще в начале 1900-х годов большинство медицинских школ даже не требовали высшего образования, в них принимали любого заявителя, который мог себе позволить плату за обучение. Формально медицина появилась гораздо позже. Профессия медика стояла в одном ряду с плотниками и кузнецами, начинающие хирурги проходили обучение в парикмахерских, а многие из учащихся даже Гарвардской медицинской школы были функционально неграмотны.

Лишь в течение прошлого столетия медицинское образование в Соединенных Штатах стало профессиональным — как научный и формальный способ профилактики, диагностики и лечения заболеваний.

За тот же период времени мы, конечно, увидели невероятные успехи в медицине, особенно в области общественного здравоохранения, когда многие болезни были почти полностью ликвидированы благодаря глобальным усилиям по вакцинации.

Новые диагностические платформы и использование биомаркеров (таких как холестерин) значительно улучшили прогнозирование и управление заболеваниями, а также определение, какие из них наиболее вероятно отреагируют на конкретное лечение.

В настоящее время в медицине нет области, развивающейся так же быстро, как целенаправленная терапия, при которой воздействуют на специфические, уникальные свойства больных клеток, щадя здоровые.

Корни современной фармацевтической промышленности уходят в небольшие аптеки, которые занимались оптовым производством лекарств — некоторые из них существовали еще в 1600-х годах, например, Merck, — и компании химической промышленности, которые открыли медицинское применение для своих продуктов. Понятие лекарства развивалось, как и сама медицина.

Если в этих химических библиотеках скрывались потенциальные лекарства, это, безусловно, был один из способов их обнаружения. Раньше популярный способ поиска лекарств был таким: собрать большие библиотеки химических соединений и проверять их на разжиженных животных тканях, чтобы увидеть, где что остается.

Это были одни из самых продаваемых и признанных лекарств в истории, такие как «Липитор» или «Прозак». По мере того, как подход становился все более продуктивным, мы вступили в эру низкомолекулярных лекарств — это химические вещества, производимые учеными, достаточно маленькие, чтобы вводиться перорально и поглощаться пищеварительной системой.

Некоторые заболевания лечат путем введения терапевтических белков, которые из-за их размера и сложности известны как макромолекулярные лекарства — например, инъекции инсулина, белка, регулирующего сахар и обычно вырабатываемого поджелудочной железой, для диабетиков. Но не все современные лекарства — синтезированные химические вещества.

Исторически такие терапевтические белки должны были выделяться из природных источников — в случае инсулина основными источниками были свиньи и человеческие трупы.

Однако в 1980-х годах достижения в области технологий, таких как рекомбинантная ДНК, заставили ученых задуматься над тем, можем ли мы встроить инструкции ДНК по созданию белков в другие клеточные системы, такие как бактерии или яичники китайского хомяка (!), и подтолкнуть их к созданию терапевтических белков, например, инсулина.

Сегодня семь лекарств из топ-10, продаваемых в Соединенных Штатах, — это лекарственные средства с большими молекулами. На заре эры макромолекулярных лекарств — в 1978 году — Genentech продемонстрировала производство человеческого инсулина в бактериях в Южном Сан-Франциско.

Мы начали выходить за рамки микро- и макромолекул и создавать программируемые лекарства — в форме генной терапии, смоделированных клеток и микробов. Сейчас мы находимся на другом ключевом этапе, когда наши представления о том, что такое лекарство, снова меняются.

Большинство лекарств на основе молекул производят лечебный эффект, воздействуя на клетки, ДНК или микробы. Это радикальный отход от нашей традиционной концепции лечения. В случае программируемых лекарств клетки, ДНК или микробы сами становятся лекарством.

Эти новые лекарства — сами по себе живые — будут способны ощущать присутствие болезней, знать, что делать, сталкиваясь с конкретной болезнью, находиться только в месте болезни и прекращать свои действия, когда придет время остановиться. Теперь внимание сместится с механизма действия препарата (как препарат работает) на его возможность совершать действия (как препарат думает).

Когда биологический «язык» ДНК поврежден или видоизменен, это может привести к одному из более чем 7 тысяч известных расстройств, большинство из которых оказывают разрушительное воздействие на качество жизни и не имеют эффективного лечения. Если мы собираемся программировать биологию в качестве лекарства, имеет смысл начать с источника и использовать язык программирования, который использует сама биология: ДНК.

Но когда вы потенциально постоянно модифицируете ДНК человека, ставки высоки. Замена или восстановление неисправного гена для восстановления нормальной функции — вот святой Грааль генной терапии этих заболеваний.

Это были основные препятствия, которые нужно было преодолеть, со своими значительными рисками. Десятилетиями ключевой проблемой в генной терапии было то, как наилучшим образом доставить это лекарство (в данном случае ген) к нужным клеткам пациента, как контролировать «дозировку» генной терапии, когда оно доберется до места назначения, или как корректировать лечение, чтобы получить желаемый эффект. Проблемы остаются, и неудач предостаточно.

Все это говорит о том, что потенциал генной терапии и появления терапевтических приложений для таких новых технологий, как CRISPR — технология редактирования генов, которая действует как функция точного поиска и замены ДНК, — очень велики. Существует также вопрос масштаба: даже когда доказана безопасность и эффективность, производство этих терапевтических средств в достаточных количествах затруднено. Благодаря этому мы находимся на пороге изменения течения человеческих заболеваний, того, как мы к ним относимся, и даже, возможно, самой человеческой природы.

Если нужно было бы выделить одного противника, то это была бы необходимость борьбы с микробными захватчиками. Мы потенциально меняем природу не только нашей собственной биологии, но и наших естественных противников. Но этот враг во многих случаях может быть союзником.

Каждый день мы узнаем все больше о том, что микробиом — богатая экосистема микробов, которые симбиотически живут в каждом из нас, — на самом деле помогает регулировать широкий спектр здоровых и болезненных состояний, от пищеварения до неврологических расстройств.

Представьте себе, что вы вводите новые гены в геном бактерии, чтобы при проглатывании она колонизировалась в кишечнике и выделяла противовоспалительные молекулы, когда ощущала вспышку, связанную с аутоиммунным состоянием. Помимо нормальной функции здорового микробиома, мы сможем создать микробов, которые будут действовать как стражи и солдаты против болезней.

Это звучит футуристично, но компания синтетической биологии в настоящее время тестирует подобные микробы для лечения некоторых расстройств, включая разрушительное заболевание, известное как фенилкетонурия, или ФКУ. Что, если кишечная палочка, определенные штаммы которой могут вызвать у нас сильную болезнь, может быть запрограммирована, чтобы сделать нас более здоровыми?

Кишечная палочка была запрограммирована на разрушение и переваривание определенной молекулы (потому что пациент не может этого делать), чтобы избежать токсического накопления этой молекулы в организме.

Спроектированные клетки демонстрируют особые перспективы в борьбе со старым человеческим демоном — раком. Наконец, мы начинаем рассматривать возможность использования самих клеток человека как лекарства — эта технология также сделала гигантские скачки в последние несколько лет.

Конечная цель здесь состоит в том, чтобы обучить иммунные клетки распознавать и атаковать раковые клетки. Одна из множества гнусных способностей раковых клеток — разработка способов ускользнуть от иммунной системы.

Этот терапевтический подход, известный как CAR-T, делает собственные перепрограммированные иммунные клетки пациента лекарством. Для этого нужно отобрать у пациента иммунные клетки, запрограммировать их на реакцию на собственные опухолевые клетки и возвратить обратно.

Кроме того, терапия CAR-T невероятно дорогая (в настоящее время около $500 тысяч), неэффективна в производстве и в настоящее время подходит только для ограниченного числа видов рака (лейкемии и других видов рака крови). У этого подхода тоже есть риски, в частности, потенциальный иммунный ответ. Но есть невероятные инвестиции, позволяющие расширить использование клеточной терапии при других опухолях.

Больший потенциал заключается не только в том, чтобы изменять клетки, но и создавать их, используя генетические схемы как форму языка программирования, чтобы наполнить клетки все более изощренной логикой — находить болезнь, реагировать в соответствии с ситуацией и даже уничтожать себя после того, как болезнь устранена.

Эти «лекарства» позволяют нам лечить сложные заболевания с изменением поведения так, как это не может сделать одна молекула, нацеленная на определенный набор биологических путей. Рост «цифровой» терапии, где мы буквально программируем софт для использования в качестве лекарственного средства, уже происходит во многих сферах: от диабета до наркотической зависимости, от депрессии до СДВГ.

FDA объявило о дополнительных мерах, чтобы определенные генные терапии, лекарства от рака и непатентованные лекарства могли быстрее доходить до пациентов. По мере того, как наша коллективная концепция относительно того, что же такое лекарство, продолжает развиваться, адаптируются и регулирующие органы.

В 2018 году FDA установила абсолютный рекорд, одобрив 59 новых лекарств и биопрепаратов. 2017 год был знаменательным для новых лекарств и методов лечения, так как мы увидели одобрение первой генной, клеточной и цифровой терапии, многие по единодушной рекомендации комиссии FDA.

Агентство даже объявило принципы, поощряющие использование искусственного интеллекта — обучающихся алгоритмов — в медицине, которые, по сути, дадут нам первые лекарства, которые сами становятся лучше, когда нам становится лучше.

Все они будут дорогими. Как именно эти новые лекарства будут продаваться, оплачиваться и попадать в руки массовых пациентов все еще в значительной степени не решено. Но эти лекарства могут быть действительно революционными для пациентов и во многих случаях приближают к труднодостижимой цели обычных лекарств: излечению.

Не исключено, что однажды мы увидим Netflix-икацию лекарственных препаратов. Страховые компании и даже производители лекарств сами осознают сейсмический сдвиг и экспериментируют с новыми моделями: переход от платы за таблетку к модели оплаты за лечение, даже возможность оплаты в рассрочку — по сути, подписка на новый ген или смоделированную клетку.

Нет никаких сомнений в том, что у программируемых лекарственных средств есть и будут свои уникальные проблемы и неудачи. Изготовление лекарств — это долгий, рискованный и дорогой процесс. Но мы живем во времена огромных перемен, коренного переворота, когда значение слова «лекарство» пополняется не только новыми инструментами, но и новыми модальностями и категориями.

По мере того, как мы все больше движемся к миру программируемой медицины, эти лекарства — гены, клетки, микробы — станут частью нас… и, в свою очередь, перепрограммируют нас тоже.

Статьи по теме:

#медицина

Показать больше

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Кнопка «Наверх»
Закрыть