Ключови иновации в три направления на медицината, които ще останат след края на пандемията

Освен че причини смъртта на милиони хора по света и преобърна живота на не по-малко, COVID-19 даде тласък на иновациите в медицината. Нови технологии и устройства доказаха своята ефективност в изключително кратки срокове, изненадвайки дори своите създатели. Трима учени, които работят съответно върху генетично базирани ваксини, преносими диагностични средства и нови медикаменти, разказват как пандемията променя хода на техните проучвания.

иРНК ваксини, базирани на генетичния материал

Дебора Фулър, професор по микробиология към Вашингтонския университет

Преди 30 години за първи път в лабораторни мишки е инжектиран чужд патоген с цел да произведе имунен отговор. И, разбира се, като всяко друго откритие, първите ваксини, базирани на генетичен материал, имат своите силни и слаби моменти в процеса на разработване. Съхранението на първите иРНК продукти е трудно, а изграденият имунитет – различен от очаквания тип. ДНК препаратите са по-стабилни, но неефективни, когато става въпрос за проникване в клетъчното ядро, което води до достигане на твърде ниска крайна ефективност.

С времето учените постигат нужната стабилност, успяват да извлекат и доставят до клетката генетичните инструкции и да предизвикат по-сериозна имунна реакция. До 2019 г. в много научни лаборатории и биотехнологични компании по света се разработват или са във фаза 1 или 2 на клинични изпитвания върху хора десетки многообещаващи иРНК и ДНК ваксини срещу инфекциозни заболявания, както и срещу рак.

Продуктите на основата на информационна РНК са почти готови, когато избухва пандемията от коронавирус. Готови да бъдат тествани в реална среда. Въпреки това постигната ефективност от 84% надминава и най-смелите очаквания на здравните експерти.

Бързина на създаване и тестване на ДНК и иРНК ваксините

ДНК и иРНК препаратите имат няколко големи предимства пред традиционните видове ваксини. Те се базират на генетичния код на патогена, а не на целия вирус или бактерия. За създаването на традиционните препарати са нужни месеци, дори години. иРНК и ДНК препаратите от своя страна могат да бъдат създадени за броени дни, водещият кандидат, който да се използва при клиничните изпитания да бъде избран за седмици, а производството на милиони дози от готовата ваксина да отнеме само няколко месеца, като единственото условие е учените да са открили генетичната секвенция на новия патоген. По своята същност такава бе последователността на етапите и при разработването на препаратите срещу коронавирус.

Висока степен на ефективност на иРНК ваксини

Друго преимущество на ваксините, базирани на генетичния материал, е, че изграждат точен насочен и много ефективен имунен отговор. Образуват се не само антитела, които спират развитието на инфекцията, но и силна обратна реакция от страна на Т-клетките, чиято задача пък е да я преборят, ако все пак такава настъпи. Подобно двойно действие гарантира по-добра реакция при възникването на мутации и дава надежда, че този вид ваксини би могъл да помогне в борбата с някои хронични инфекции или ракови заболявания.

Вече не звучи невъзможно с помощта на ваксина да се излекува малария, ХИВ, рак, да се замени по-нискоефективен препарат и да се спре още в зародиш началото на следваща пандемия. Голяма част от ДНК и иРНК препаратите срещу широк диапазон от инфекциозни болести, хронични инфекции и рак са в напреднал етап на разработване или вече са предмет на клинични тестове. Според проф. Дебора Фулър, която работи върху такъв тип ваксини от десетилетия, доказаната им ефективност срещу коронавируса ще постави началото на нова ера в областта.

Преносими технологични устройства за ранна диагностика

Албърт Тайтъс, професор по биомедицински инженеринг в университета в Бъфало

Разпространението на коронавируса накара учените да намерят много нови приложения на познатите смартгривни, смартчасовници и други преносими аксесоари за проследяване на жизнени и здравословни показатели. Чрез тях човек може да измери телесната си температура, сърдечния ритъм, нивото на активност и други. Стойностите им предупреждават за евентуална COVID-19 инфекция, още преди човек да е развил симптоми.

През последните години значително нарасна популярността на мобилните аксесоари за здраве, което се оказа чудесна възможност за учените в търсенето на средство за откриване и проследяване на заболявания. Макар че те позволяваха събирането на данни в реално време, доскоро използването им бе съсредоточено основно върху хроничните болести.

Пандемията насочи вниманието на експертите към откриването на инфекциозни заболявания. Благодарение на огромния брой заразени с COVID-19 те можеха да тестват надеждността на различни устройства. Работата им бе до голяма степен улеснена, тъй като много хора вече притежават мобилни аксесоари, които събират нужната информация. Те имат потенциала да откриват признаци на коронавирусна инфекция или друго заболяване преди каквито и да било външни прояви. Освен че предупреждават още в началото за дадено заболяване, смартустройствата засичат и запаметяват стойности на показатели, които не се свързват единствено с COVID-19.

След края на пандемията работата на иновативните преносими устройства ще продължи да се подобрява и все повече хора ще предпочетат да ги използват в ежедневието си. Проф. Тайтъс се надява, че натрупаният богат опит на учените ще им помогне да им намерят приложение не само при избухването на вирусни пандемии, но и при масово натравяне с храна или сезонен грип. Той обаче признава, че по-възрастните и по-бедните слоеве на обществото нямат достъп и не могат да боравят с мобилните аксесоари за следене на здравето и именно към тях трябва да се насочат усилията на експертите, за да се използва целият им потенциал.

Създаване на нови лекарства

Неван Кроган, професор по клетъчна и молекулярна фармакология и директор на института по количествени бионауки към Калифорнийския университет в Сан Франциско

Без протеини нашите клетки не могат да функционират пълноценно. В случаите, когато работата им е затруднена поради някаква причина или бъдат атакувани от патоген, често се разболяваме. Задачата на повечето медикаменти е да прекъснат работата на един или повече от увредените протеини. Изхождайки от същата логика, експертите разработват нови лекарства за лечение на конкретно заболяване, като изучават индивидуалните гени и белтъци, които обикновено са засегнати от него. Така например генът BRCA (за рак на гърдата) отговаря за защитата на човешката ДНК и неговото евентуално увреждане често води до рак на гърдата или на яйчниците. Затова изследователите съсредоточиха усилията си за намиране на нови медикаменти, чрез които да се въздейства върху работата на BRCA протеина.

Важно уточнение, което трябва да се направи, е, че все пак отделни увредени протеини не биха могли да носят цялата отговорност за дадена болест. Гените и белтъците, които те кодират, са само част от една много сложна система, тъй като протеинът BRCA взаимодейства със стотици други, с чиято помощ той изпълнява своята функция. Проф. Кроган и колегите му работят в тясно специализирана сфера, която се занимава именно с изследване на тези връзки и взаимодействия между протеините, или така наречените протеинови мрежи. Само по този начин могат да се създадат нови и по-ефективни лекарства.

В условията на пандемия професорът признава, че целият екип се е чувствал длъжен да опита да приложи подхода, за да намери подходящо лечение за коронавирусна инфекция. Учените създават карта на всички възможни връзки между човешките протеини, които молекулата на SARS-CoV-2 „превзема“, за да може да се размножава.

След като приключват, те посочват белтъците в мрежата, към които медикаментите биха могли лесно да се насочат. Създават общо 69 съединения, които влияят на работата на протеините в коронавирусната мрежа. 29 от тях вече са одобрени от Американската агенция за храните и лекарствата за лечение на други болести. Кроган споделя, че на 25.01.2021 г. е публикуван материал, който гласи, че едно от разрешените за употреба лекарства – Aplidin (Plitidepsin), назначавано за лечение на рак, е 27,5 пъти по-ефективно в борбата с коронавируса и един от неговите нови варианти, отколкото Ремдесивир. В 12 страни медикаментът е в трета фаза на клиничните изпитвания като средство срещу новия коронавирус.

Начертаването на подобни сложни протеинови мрежи в търсене на нови лекарства е метод, който се прилага и за борба с други болести като рак, невродегенеративни и психични нарушения.

Според проф. Кроган, визуализирайки тези взаимодействия, учените могат да намерят общо между на пръв поглед твърде различни аспекти на отделни заболявания и да създадат нови лекарствени препарати за тяхното лечение. Той и колегите му се надяват, че чрез протеиновите мрежи ще открият нови терапии и ще пренасочат добре познати медикаменти за борба с болести, за които не са показани до момента.