GlaxoSmithKline je još 2016. godine eksperimentirao s implantatima veličine zrna koji liječe bolesti
Autor: Matthew Campbell
Objavljeno: lipanj 2016.godine
Kad je Kris Famm imao 15 godina, postao je opsjednut fotosintezom. Živio je s roditeljima i starijim bratom Fredrikom na farmi nedaleko od baltičke obale na jugoistoku Švedske, na prostranstvu blagih brežuljaka prošaranih šumama breze i smreke. Bio je to raj za dva energična dječaka, a većinu slobodnog vremena provodili su vani, često s djedom. Vodeći Krisa i Fredrika na dugim šetnjama šumom, podučavao ih je o drveću i divljini i bogatstvu zemlje, koju je posljednji u obitelji obrađivao.
Krajem 1980-ih i početkom 90-ih bilo je vrijeme sve veće zabrinutosti za okoliš u Švedskoj. Klimatske promjene ulazile su u javnu svijest, a prvi tragovi abnormalnog zračenja iz Černobila otkriveni su u švedskoj nuklearnoj elektrani. Tinejdžerki Kris činilo se da će se svijet uništiti bez pronalaska novog radikalnog izvora čiste energije. Fotosinteza, smatrao je, mora bit ključ: ako biljke ne mogu proizvoditi beskonačnu energiju ni iz čega osim iz zraka, vode i sunčeve svjetlosti, zašto to ne bi mogli i ljudi?
“Sjećam se da sam pomislio:” Ta je tajna svugdje oko nas i trebali bismo je moći iskoristiti “, kaže Famm. “U prirodi očito postoji znanstveno utemeljeni način za to.” Odlučio je naučiti sve što je mogao o biokemiji. Za svoju srednjoškolsku tezu Famm je osmislio niz eksperimenata kako bi izmjerio učinkovitost fotosinteze kada je lišće obloženo različitim bojama i voskovima.
Famm sada ima 38 godina, ravno plavu kosu i pjevni naglasak koji odaje njegove skandinavske korijene. Zamijenio je seoske užitke ruralne Švedske za istraživački centar nalik labirintu stisnut između autoceste i željezničke pruge u Stevenageu, sjeverno od Londona. U utorak, u vjetrovitom ožujku, Famm se stisnuo u svojevrsnu modernističku vrtnu kolibu, otprilike veličine velikog kockastog kombija, postavljenog u dvorištu.
Kompleks pripada GlaxoSmithKlineu, britanskoj farmaceutskoj tvrtki vrijednoj 100 milijardi dolara, gdje je Famm zadužen za razvoj klase tretmana koja se naziva bioelektronika. Ideja je stvoriti implantate veličine zrna riže, ili čak manje, koji se mogu pričvrstiti izravno na živce, za liječenje bolesti i/ili povećavanje učinka lijekova ili kao njihova zamjena. S unutarnjim baterijama za slanje sitnih električnih impulsa, implantati bi mogli izmijeniti živčane signale kako bi olabavili dišne putove na primjer oboljelih od astme ili smanjili upalu u crijevima kod Crohnove bolesti. Čak je i rak dugoročni cilj. Nuspojave bi u teoriji mogle biti minimalne u usporedbi s onim od lijekova koji tijelo preplavljuju stranim molekulama. Liječnici bi se mogli prestati brinuti zbog toga što pacijenti zaboravljaju uzimati tablete.
Poput fotosintetske energije, bioelektronika koristi nešto što već postoji: veze živčanog sustava koje povezuju svaki dio tijela s mozgom. “Nošena sistemima koji su već tamo“, kaže Famm. “Te veze idu prema i od svih naših organa. One su tu da kontroliraju našu fiziologiju.”
Temeljni koncepti su dobro uspostavljeni, a rane verzije onoga što opisuje već su na tržištu. Ipak, ovaj projekt je relativno sigurna šansa da će ga Glaxo praktički raditi sam među ostalim konkurentima iz Big Pharma-e. Pokrenuli su fond za bioelektroniku vrijedan 50 milijuna dolara i financirali oko 100 vanjskih znanstvenika, zajedno s vlastitim istraživačkim timom od 30 ljudi, jer mikrouređaji mogu ponuditi rješenje za nemilosrdnu računicu u razvoju lijekova. Posljednje desetljeće zabilježilo je ogroman napredak u konvencionalnim molekularnim terapijama za širok spektar bolesti, ali tretmani dolaze po sve višim cijenama. Prema tvrdnji industrijske grupacije PhRMA, prosječnom novom lijeku treba 10 godina i 2,6 milijardi dolara na putu od laboratorije do ljekarne. Istodobno, bolnice i osiguravatelji u SAD-u, najisplativijem svjetskom tržištu, opiru se visokim cijenama, stišćući prinose. Implantati i napredak koji je do njih doveo bi se mogli patentirati, što bi njihovim izumiteljima osiguralo značajan prihod.
Iako Glaxo nije niti blizu napuštanja tradicionalnog razvoja lijekova, tvrtka treba uspon više od većine ostalih kompanija. Osnovna zarada po dionici, poželjna mjera profitabilnosti, pala je u 8 od posljednjih 10 tromjesečja. Glaxov lijeka za astmu, Advair, suočit će se s generičkom konkurencijom u SAD-u, a velika ispitivanja novog lijeka za srce i cjepiva protiv raka propala su u posljednjoj fazi. Dionice tvrtke zaostajale su za dionicama njihovih konkurenata u posljednjih nekoliko godina.
Da stvar bude gora, Glaxo je uvelike propustio otkrića u imunoterapiji i lijekovima protiv hepatitisa koji su nadmašili rivale poput Mercka i Bristol-Myers Squibba. Također, skandal s podmićivanjem u Kini doveo je do kazne od 489 milijuna dolara u 2014. godini. U ožujku je izvršni direktor Glaxo-a Andrew Witty rekao da će odstupiti 2017. godine zbog kritika investitora zbog slabog pogona za istraživanje i razvoj.
Živčani sustav pomalo podsjeća na računalo. Neuroni su uključeni ili isključeni, jedan ili nula, ispaljujući električne impulse zvane akcijski potencijali u obrascima koji nose upute iz mozga. Uvođenje novih električnih impulsa može prilagoditi te obrasce, blokirajući neke naredbe i potičući druge. Znanstvenici sada vjeruju da impulsi imaju iznimno točnu valnu duljinu i frekvenciju i možda će ga se trebati mijenjati iz trenutka u trenutak kako bi se dobio željeni učinak.
Rani prototipovi bioelektronike ispitali su se na štakorima. Ti se implantati – približno veličine tablete, pakirani u smolu, metal ili keramiku – napajaju bežičnim putem. Glaxo planira inicijalna ispitivanja na ljudima za tri glavne kronične bolesti sljedeće godine koristeći uređaje drugih kompanija, a prvi implantat koji bi tvrtka sama razvila uslijedit će 2019.godine. Ne žele precizirati bolest s kojom se bavi, ali artritis i dijabetes su bolesti gdje je veliki novac. Tri od pet najprodavanijih lijekova na svijetu primarno se koriste za artritis, predvodi ih AbbVieova Humira, koja godišnje povuče više od 14 milijardi dolara.
Korištenje električne energije u liječenju nije novost. Pacemaceri postoje od 1930-ih. Najraniji modeli morali su biti ručno postavljeni kako bi se generirao napon. U novije vrijeme stimulacija dubokog mozga postala je uobičajeni tretman Parkinsonove bolesti. Elektrode se uvlače daleko u mozak napajani baterijom koja se obično ugrađuje u trup.
“Najteži dio neuroinženjeringa je neuro dio“
Ono što Glaxo i skupine drugih tvrtki i istraživačkih organizacija predviđaju je daleko ambicioznije: sićušni uređaji koji bi poput manžete mogli okružiti snop živčanih vlakana, nabijenih još manjim elektrodama nalik žbicama na malom kotačiću. Bili bi sposobni samostalno nadzirati simptome na izvoru i u skladu s tim prilagoditi svoju električnu snagu, možda tijekom cijelog života pacijenta.
Prvo treba prevladati zastrašujući popis izazova, ali jedan se ističe: razumijevanje izuzetno složenog ožičenja tijela. Znanstvenici još uvijek ne znaju koji neuroni kontroliraju funkciju kojeg organa ili kako fino prilagoditi njihovo ponašanje. Kao što kaže Edward Boyden, koji vodi tim za mapiranje mozga na MIT-u, “Najteži dio neuroinženjeringa je neuro dio.”
Famm je došao u Britaniju 2002. godine kako bi doktorirao molekularnu biologiju na Cambridgeu. Sanjao je slijediti tragove Jamesa Watsona i Francisa Cricka, otkrivača molekule DNA, i počeo je raditi u istom institutu gdje su njih dvoje napravili proboj 1953.godine. Fammov nadzornik bio je Greg Winter, znanstvenik čija su istraživanja antitijela dovela do razvoja Humire i stvaranja niza biotehnoloških tvrtki. Winter je bio zahtjevan mentor koji je pokrivao nacrte Fammove teze u marginalijama s crvenom bojom, upućujući ga što da odbaci, a na što da se fokusira. Famm je bio usmjeren na inženjering antitijela, dizajn fino ciljanih proteina za borbu protiv bolesti.
Iako je Cambridge bio odgovoran za “neke od najboljih godina u mom životu“, iz laboratorija je otišao radi posla u konzultantskoj tvrtki McKinsey 2006. Famm kaže da su njegove akademske kolege mislile da sklapa “pakt s vragom” – osim Wintera, koji mu je rekao da je to pravi potez za kasnije napredovanje u znanosti. Nakon tri godine kao savjetnik, Famm je otišao raditi kao strateg za Glaxov odjel za istraživanje i razvoj, posao koji je od njega tražio da skenira horizonte medicinskih istraživanja ne bi li pronašao najperspektivnije i najisplativije koncepte.
Photographer: Kalpesh Lathigra for Bloomberg Businessweek
Korijeni Glaxovih lijekova datiraju iz 1840-ih, kada je jedna od njegovih prethodnica imala uspjeh s “Beecham’s Pills”, viktorijanskim laksativom od aloe i đumbira koji se prodavao za “ženske bolesti”. Moderna tvrtka skup je manjih tvrtki spajanih i preuzimanih desetljećima. Neki laboratorijski ogrtači i dalje nose blijedoplavi logotip Glaxo Wellcome-a, koji je prestao postojati 2000. godine nakon što se spojio sa SmithKlineBeecham-om.
U trenutku kada je Famm stigao, potreba tvrtke za novim prihodima postajala je nikad veća. Zaštita patenata istekla je za četiri od 15 najprodavanijih Glaxovih proizvoda u 2008., a 2010. godine glavni lijek za dijabetes, Avandia, morao je biti u velikoj mjeri povučen s tržišta nakon što su studije sugerirale da bi mogao doprinijeti srčanim udarima. Iste je godine Moncef Slaoui, molekularni biolog, rođen u Maroku, koji je bio na čelu R&D, sazvao malu skupinu kako bi istražio otkrića u područjima izvan tradicionalne proizvodnje lijekova. Famm je bio u timu. Upute su bile “pogledati konvergenciju između tehnologije, informatike i biologije kako bismo vidjeli postoji li tu nešto“, kaže on. “Pomalo nejasan sažetak.”
U proljeće 2011. godine, Famm i drugi rukovoditelji okupili su se u uredu gradske kuće Glaxo u Mayfairu, londonskoj četvrti Bentleys-and-bling, i gledali prezentaciju o implantatima u unutrašnjem uhu. Uređaji mogu pomoći pacijentima čiji je osjećaj ravnoteže oštećen bolešću. Smješteni u unutarnjem uhu, mjere kretanje glave i pretvaraju te informacije u precizne električne impulse koji odvode elektrode u živčane grane i mozak, dostavljajući informacije izravno u živčani sustav. Analogni su kohlearnom implantatu za sluh (implatat ušne pužnice) , što je tradicionalnom slušnom aparatu za pojačavanje zvuka, kao što je borbeni avion F-22 balonu na vrući zrak. “Retrospektivno zvuči očito“, kaže Famm. „Zar to ne biste mogli učiniti negdje drugdje u tijelu? A zašto se to ne radi drugdje u tijelu? ” On i Slaoui pronašli su svoju veliku ideju.
Njih su dvoje proveli veći dio sljedećih 18 mjeseci u posjetu znanstvenicima širom svijeta, čak i kada se činilo da njihova istraživanja nisu važna. Jedno putovanje bilo je na Georgia Institute of Technology u Atlanti gdje su se sastali sa znanstvenikom za materijale Zhongom Lin Wangom. Njegov je rad pokazao izvedivost “nano uređaja s vlastitim pogonom“, koji mogu proizvesti vlastitu električnu energiju iz sićušnih vibracija u svom okruženju. Zhenan Bao, profesorica kemijskog inženjeringa na Stanfordu, konzultirana je zbog njezinog rada na odnosu živaca i električnih polja.
Kako su naučili više, Famm i Slaoui morali su odgovoriti na veliko pitanje: bi li Glaxo pokušao dizajnirati implantat koji se umeće izravno u mozak za potrebe liječenja bolesti negdje drugdje u tijelu? Ili bi ciljali periferni živčani sustav, mrežu koja se povezuje s tkivima, mišićima i organima? Pokušavajući učiniti oboje, zabrinuli su se da je to možda previše opsežno i skupo. Još jedno putovanje u Švicarsku pomoglo je riješiti problem. Par je otišao u kampus laboratorija u Lausanni u posjet Henryju Markramu, izraelskom neuroznanstveniku koji vodi dio vodećeg projekta Europske unije o znanosti o mozgu. Njegovo istraživanje usredotočeno je na mapiranje i prikaz milijardi veza u živčanom tkivu.
Markram je svojim posjetiteljima dao 3D naočale kako bi pogledali model kralježne moždine miša, relativno jednostavan dio periferne neuralne anatomije koji se unatoč tome sastoji od milijuna stanica. Složenost je bila zapanjujuća – što je i bila Markramova poanta. Dok su se Famm i Slaoui vozili natrag u zračnu luku, složili su se da će se umjesto isporuke lijekova koji donose novac u sljedećem desetljeću morati usredotočiti na periferni živčani sustav.
Famm je krenuo u izgradnju malog tima i regrutiranje partnera u sveučilišnim laboratorijima. Boyden iz MIT-a rano ga je podržavao, kao i Brian Litt, imenjak laboratorija Litt Sveučilišta Pennsylvania, koji razvija moždane implantate koristeći egzotične materijale poput grafena. Glaxo je 2013. objavio svoje napore u vezi s bioelektronikom. U komentaru te godine u časopisu Nature, Famm i akademski suradnici pozvali su čitatelje da “zamisle dan kada su električni impulsi oslonac liječenja” i najavili početni program za financiranje čak 40 vanjskih istraživača. Taj se broj od tada više nego udvostručio, a tvrtka je okupila neke moćne saveznike. Darpa, Pentagonov eksperimentalni laboratorij, financira eksperimente na MIT-u, Johns Hopkinsu i drugdje, dok su Nacionalni zavodi za zdravstvo uveli program vrijedan 230 milijuna dolara za poticanje istraživanja.
Glaxo je također pokrenuo izazov u stilu XPrize (op.p. neprofitna organizacija koja osmišljava i organizira javne natječaje namijenjene poticanju tehnološkog razvoja u korist čovječanstva) za vanjske istraživače, s 6 milijuna dolara dostupnih timovima koji pokušavaju stvoriti djelotvoran implantat. Famm, koji veći dio laboratorijskog posla prepušta drugima dok nadgleda strategiju, ne želi otkriti ukupne troškove tvrtke. Kaže samo da će konačni početni troškovi biti “približno jednaki onima koji se često navode za molekularne lijekove” – ili potencijalno u milijardama. Smatra da bi ekonomija nakon toga mogla biti puno privlačnija od one tradicionalnih lijekova, jer bi se uređaji, u teoriji, mogli prenamijeniti za mnogo različitih bolesti, uz samo neznatno prilagođavanje načina primjene.
Photographer: Kalpesh Lathigra for Bloomberg Businessweek
Glaxova ambicija je isporučiti tržišni proizvod u sljedećem desetljeću. No, da bi ciljali određene snopove živčanih vlakana, liječnici će morati shvatiti koji živčani “krugovi” kontroliraju koje određene funkcije organa, a takva “funkcionalna karta” živčanog sustava još ne postoji (2016. godine) . “Tehnologija koju danas imamo zaista je prilično ograničena u smislu ciljanja“, kaže Doug Weber, voditelj ElectRx-a, Darpinog programa za bioelektroniku. Da bi bile korisne, te će karte također trebati pokazati kako obrasci i učestalost podražaja utječu na organ. Ili, kako kaže Slaoui, „Što znači ubrzati otkucaje srca u smislu električnih signala? Je li bip-bip-bip? Ili beeeeeeeep, bip, beeeeeeeep?“.
Boyden s MIT-a pokušava mapirati živce pomoću “ekspanzijske mikroskopije“: Okružuje uzorak polimerima sličnim onima koji se nalaze u pelenama, a zatim dodaje vodu, povećavajući ih na skali na kojoj se njihove zamršene veze mogu lakše proučiti. Drugi put proučavanja uključuje disciplinu egzotičnog naziva optogenetika. Prvo, umjetni virus mijenja genetski sastav neurona kako bi postali osjetljivi na svjetlost. Zatim istraživači koriste svjetlost kako bi ih uključivali i isključivali, te mjerili njihove daljnje reakcije. To omogućuje da se razumije koji neuroni kontroliraju koju određenu funkciju organa koje na kraju ciljaju implantatima.
Glaxo će također trebati razviti sljedeće: male izvore energije koji mogu trajati desetljećima; računala unutar implantata koja mogu čitati i analizirati biološke signale i prilagoditi izlaz; i materijale koji se s vremenom neće razgraditi ili naštetiti krhkim živcima. U malim razmjerima, kaže Slaoui, metal i plastika se ne ponašaju uvijek dobro u kontaktu s ljudskim tkivom. “Većina umjetnih materijala je gruba, a priroda je glatka”, kaže on.
Jedna supstanca za koju Glaxo i Darpa financiraju istraživanje je polimer koji pamti oblik, koji je krut na sobnoj temperaturi, ali fleksibilan kada se zagrije. Elektronika se može postaviti na krutu površinu; tada se polimer zagrijava u oblik koji čvrsto obgrli živac, gotovo poput skupljanja. Prototipski uređaji trostruko su tanji od ljudske dlake, a stavljaju ih kirurzi “mirnim rukama i mikroskopima”, kaže istraživač Walter Voit. Drugi pristupi bi mogli uključivati ljepila ili magnete.
Na klinici Mayo u Rochesteru, Minn., Znanstvenici rade s elektroprovodljivim sintetičkim dijamantima, proizvedenim na 2000 stupnjeva celzijusa, kako bi implantati u mozgu bili učinkovitiji. Dijamanti su dobar materijal za mjerenje koncentracije neurotransmitera, poput dopamina, u stvarnom vremenu. Usavršavanje tog procesa pomoglo bi “zatvaranju petlje” za neke uređaje, omogućujući im da nadgledaju utjecaj koji imaju na mozak i samostalno prilagođavaju svoje postavke. Zbog Bora korištenog u procesu izrade, kamenje svijetli plavo, poput dijamanta “Hop”.
Razmjeri nepoznanica i neobična znanstvena vibra nekih prijedloga daju skepticima obilje materijala za kritiku. „Želim dobro dokazane proizvode, putove i poslovne modele. Ovo zvuči vrlo rizično ”, kaže Claudio Nessi, upravljački partner sa sjedištem u Ženevi u tvrtki NeoMed Management, medicinskoj investicijskoj tvrtki. “Kad se određene vladine agencije ili dobrotvorne organizacije u nešto umiješaju, ja se ne miješam. Njihov je mandat gledati vrlo futurističke tehnologije, a gubitak novca im nije problem. “
No, tvrtke puno manje od Glaxoa pokušavaju zaraditi novac pomoću te tehnologije. Prošle godine je američka Uprava za hranu i lijekove (FDA) odobrila uređaj tvrtke EnteroMedics iz St. Paul-a u saveznoj državi Minnesota, Dizajniran za smanjenje apetita kod vrlo pretilih. Ugrađen kao alternativa bariatrijskoj operaciji, implantat se sastoji od para elektroda širine nešto više od pola centmetra našivenih oko vagalnog živca, puta koji povezuje mozak s trbuhom. Silikonski kablovi povezani su na jedinicu za napajanje i kontrolu, veličine špila karata, umetnutih ispod kože. Razvoju aparata trebalo je više od desetljeća, tijekom kojeg je EnteroMedics izgubio 285 milijuna dolara. Druga tvrtka, NeuroPace, nedavno je započela s plasiranjem uređaja za epilepsiju nazvanog RNS sustav koji brzim električnim impulsom nadzire i zaustavlja napadaje. Uključuje zakrivljenu jedinicu snage debljine 3 mm koja je smještena unutar lubanje. Zatim je kirurg vodi kroz moždano tkivo na mjesto gdje su fokusirani napadaji kod pacijenta. U razvoju je od kasnih 1990-ih.
Lijekovi ostaju primarni izvor prihoda u Glaxu. Velika većina od njegovih 13 000 zaposlenika u istraživanju i razvoju posvećena je razvoju konvencionalnih lijekova, a ulagači traže one od njih kako bi pronašli znakove oporavka u imovini tvrtke.
Prevod: Dokumentarac.com
