Медицина 2.0: як ми лікуватимемося завтра

Медицина 2.0: як ми лікуватимемося завтра

Роль цілителя — це древнє покликання, такий же древніший, як і саме людство. Сліди медициниских втручань знаходять на людських скелетах, починаючи з 6500 року до нашої ери. Неймовірно, але тоді навіть проводили операції на головному мозку. Але формально медицина з'явилася набагато пізніше. Ще на початку 1900-х років більшість медичних шкіл навіть не вимагали вищої освіти, в них приймали будь-якого заявника, який міг собі дозволити плату за навчання. Професія медика стояла в одному ряду з теслярами і ковалями, початкуючі хірурги проходили навчання в перукарнях, а багато з учнів навіть Гарвардської медичної школи були функціонально безграмотні. Лише впродовж минулого століття медична освіта в Сполучених Штатах стала професійною — як науковий і формальний спосіб профілактики, діагностики і лікування захворювань.


За той же період часу ми, звичайно, побачили неймовірні успіхи в медицині, особливо в області громадської охорони здоров'я, коли багато хвороб було майже повністю ліквідовано завдяки глобальним зусиллям із вакцинації. Нові діагностичні платформи і використання біомаркерів(таких як холестерин) значно поліпшили прогнозування і управління захворюваннями, а також визначення, які з них найймовірніше відреагують на конкретне лікування. Нині в медицині немає області, що розвивається так само швидко, як цілеспрямована терапія, при якій впливають на специфічні, унікальні властивості хворих клітин, щадивши здорові.


Поняття ліків розвивалося, як і сама медицина. Корені сучасної фармацевтичної промисловості йдуть в невеликі аптеки, які займалися оптовим виробництвом ліків, — деякі з них існували ще в 1600-х роках, наприклад, Merck, — і компанії хімічної промисловості, які відкрили медичне застосування для своїх продуктів. Раніше популярний спосіб пошуку ліків був таким: зібрати великі бібліотеки хімічних сполук і перевіряти їх на розріджених тваринах тканинах, щоб побачити, де що залишається. Якщо в цих хімічних бібліотеках ховалися потенційні ліки, це, безумовно, був один із способів їх виявлення. У міру того, як підхід ставав усе більш продуктивним, ми вступили в еру низькомолекулярних ліків — це хімічні речовини, вироблювані ученими, досить маленькі, щоб вводитися перорально і поглинатися травною системою. Це були одні з ліків, що самих, що продавалися і визнаних, в історії, такі як "Липитор" або "Прозак".

Але не усі сучасні ліки — синтезовані хімічні речовини. Деякі захворювання лікують шляхом введення терапевтичних білків, які із-за їх розміру і складності відомі як макромолекулярні ліки, — наприклад, ін'єкції інсуліну, білку, що регулює цукор і зазвичай виробляється підшлунковою залозою, для діабетиків. Історично такі терапевтичні білки повинні були виділятися з природних джерел — у разі інсуліну основними джерелами були свині і людські трупи.

Проте в 1980-х роках досягнення в області технологій, таких як рекомбінантна ДНК, змусили учених замислитися над тим, чи можемо ми вбудувати інструкції ДНК по створенню білків в інші клітинні системи, такі як бактерії або яєчники китайського хом'яка(!), і підштовхнути їх до створення терапевтичних білків, наприклад, інсуліну. На зорі ери макромолекулярних ліків — в 1978 році — Genentech продемонструвала виробництво людського інсуліну у бактеріях в Південному Сан-Франциско. Сьогодні сім ліків з топ-10, що продаються в Сполучених Штатах, — це лікарські засоби з великими молекулами.

Зараз ми знаходимося на іншому ключовому етапі, коли наші уявлення про те, що таке ліки, знову міняються. Ми почали виходити за рамки мікро— і макромолекул і створювати програмовані ліки — у формі генної терапії, змодельованих клітин і мікробів. Це радикальний відхід від нашої традиційної концепції лікування. Більшість ліків на основі молекул справляють лікувальне враження, впливаючи на клітини, ДНК або мікроби. У разі програмованих ліків клітини, ДНК або мікроби самі стають ліками. Тепер увага зміститься з механізму дії препарату(як препарат працює) на його можливість здійснювати дії(як препарат думає). Ці нові ліки — самі по собі живі — будуть здатні відчувати присутність хвороб, знать, що робити, стикаючись з конкретною хворобою, знаходитися тільки в місці хвороби і припиняти свої дії, коли прийде час зупинитися.

Якщо ми збираємося програмувати біологію в якості ліків, має сенс розпочати з джерела і використати мову програмування, яка використовує сама біологія: ДНК. Коли біологічна "мова" ДНК пошкоджена або видозмінена, це може привести до одного із понад 7 тисяч відомих розладів, більшість з яких роблять руйнівна дія на якість життя і не мають ефективного лікування.

Заміна або відновлення несправного гена для відновлення нормальної функції — ось святий Грааль генної терапії цих захворювань. Але коли ви потенційно постійно модифікуєте ДНК людини, ставки високі. Десятиліттями ключовою проблемою в генній терапії було те, як якнайкраще доставити ці ліки(в даному випадку ген) до потрібних клітин пацієнта, як контролювати "дозування" генної терапії, коли воно дістанеться до місця призначення, або як коригувати лікування, щоб отримати бажаний ефект. Це були основні перешкоди, які треба було здолати, зі своїми значними ризиками. Проблеми залишаються, і невдач предостатньо.


Існує також питання масштабу: навіть коли доведена безпека і ефективність, виробництво цих терапевтичних засобів в достатніх кількостях ускладнене. Усе це говорить про те, що потенціал генної терапії і появи терапевтичних застосувань для таких нових технологій, як CRISPR — технологія редагування генів, яка діє як функція точного пошуку і заміни ДНК, — дуже великі. Завдяки цьому ми знаходимося на порозі зміни перебігу людських захворювань, того, як ми до них відносимося, і навіть, можливо, самої людської природи.

Ми потенційно міняємо природу не лише нашої власної біології, але і наших природних супротивників. Якщо треба було б виділити одного супротивника, то це була б необхідність боротьби з мікробними загарбниками. Але цей ворог у багатьох випадках може бути союзником. Щодня ми дізнаємося все більше про те, що мікробіом — багата екосистема мікробів, які симбиотически живуть в кожному з нас, — насправді допомагає регулювати широкий спектр здорових і хворобливих станів, від травлення до неврологічних розладів.

Окрім нормальної функції здорового мікробіома, ми зможемо створити мікроби, які діятимуть як варта і солдати проти хвороб. Уявіть собі, що ви вводите нові гени в геном бактерії, щоб при проковтуванні вона колонізувалася в кишечнику і виділяла протизапальні молекули, коли відчувала спалах, пов'язаний з аутоіммунним станом. Що, якщо кишкова паличка, певні штами якої можуть викликати у нас сильну хворобу, може бути запрограмована, щоб зробити нас здоровішими? Це звучить футуристично, але компанія синтетичної біології нині тестує подібні мікроби для лікування деяких розладів, включаючи руйнівне захворювання, відоме як фенілкетонурія, або ФКУ. Кишкова паличка була запрограмована на руйнування і переварювання певної молекули(тому що пацієнт не може цього робити), щоб уникнути токсичного накопичення цієї молекули в організмі.

Нарешті, ми починаємо розглядати можливість використання самих клітин людини як ліки — ця технологія також зробила велетенські скачки в останні декілька років. Спроектовані клітини демонструють особливі перспективи у боротьбі із старим людським демоном — раком. Одна з безлічі мерзотних здібностей ракових клітин — розробка способів вислизнути від імунної системи. Кінцева мета тут полягає в тому, щоб навчити імунні клітини розпізнавати і атакувати ракові клітини. Для цього треба відібрати у пацієнта імунні клітини, запрограмувати їх на реакцію на власні пухлинні клітини і повернути назад. Цей терапевтичний підхід, відомий як CAR, — T, робить власні перепрограмовані імунні клітини пацієнта ліками.

У цього підходу теж є риски, зокрема, потенційна імунна відповідь. Крім того, терапія CAR — T неймовірно дорога(нині біля $500 тисяч), неефективна у виробництві і нині підходить тільки для обмеженого числа видів раку(лейкемії і інших видів раку крові). Але є неймовірні інвестиції, що дозволяють розширити використання клітинної терапії при інших пухлинах. Більший потенціал полягає не лише в тому, щоб змінювати клітини, але і створювати їх, використовуючи генетичні схеми як форму мови програмування, щоб наповнити клітини усе більш витонченою логікою — знаходити хворобу, реагувати відповідно до ситуації і навіть знищувати себе після того, як хвороба усунена.

Зростання "цифрової" терапії, де ми буквально програмуємо софтвер для використання як лікарського засобу, вже відбувається у багатьох сферах: від діабету до наркотичної залежності, від депресії до СДВГ. Ці "ліки" дозволяють нам лікувати складні захворювання зі зміною поведінки так, як це не може зробити одна молекула, націлена на певний набір біологічних шляхів.

У міру того, як наша колективна концепція відносно того, що ж такі ліки, продовжує розвиватися, адаптуються і регулюючі органи. FDA оголосило про додаткові заходи, щоб певні генні терапії, ліки від раку і непатентовані ліки могли швидше доходити до пацієнтів. 2017 рік був знаменним для нових ліків і методів лікування, оскільки ми побачили схвалення першої генної, клітинної і цифрової терапії, багато за одностайною рекомендацією комісії FDA. У 2018 році FDA встановила абсолютний рекорд, схваливши 59 нових ліків і біопрепаратів. Агентство навіть оголосило принципи, що заохочують використання штучного інтелекту — алгоритмів, що навчаються, — в медицині, які, по суті, дадуть нам перші ліки, які самі стають кращі, коли нам стає краще.


Як саме ці нові ліки продаватимуться, оплачуватимуться і потраплятимуть до рук масових пацієнтів все ще значною мірою не вирішено. Усі вони будуть дорогими. Але ці ліки можуть бути дійсно революційними для пацієнтів і у багатьох випадках наближають до труднодостижимой мети звичайних ліків: лікуванню. Страхові компанії і навіть виробники ліків самі усвідомлюють сейсмічне зрушення і експериментують з новими моделями: перехід від плати за пігулку до моделі плати за лікування, навіть можливість оплати на виплат — по суті, підписка на новий ген або змодельовану клітину. Не виключено, що одного разу ми побачимо Netflix— икацию лікарських препаратів.

Виготовлення ліків — це довгий, ризикований і дорогий процес. Немає ніяких сумнівів в тому, що у програмованих лікарських засобів є і будуть свої унікальні проблеми і невдачі. Але ми живемо за часів величезних змін, корінного перевороту, коли значення слова "ліки" поповнюється не лише новими інструментами, але і новими модальностями і категоріями. У міру того, як ми все більше рухаємося до світу програмованої медицини, ці ліки — гени, клітини, мікроби — стануть частиною нас. і, у свою чергу, перепрограмують нас теж.