Δευτέρα, 6 Ιανουαρίου 2020

200 χρόνια μετά την Ελληνική Επανάσταση: επαναστάσεις του 2021 στην Βιοϊατρική έρευνα - Documento


Η αρχή της απροσδιοριστίας του Χάιζενμπεργκ μας λέει πως είναι αδύνατο να μετρηθεί ταυτόχρονα και με ακρίβεια η θέση και η ταχύτητα ενός σωματιδίου που κινείται φυσικά με τεράστια - “σχετικιστική” - ταχύτητα. Ο ρυθμός με την οποία κινείται η σύγχρονη βιοϊατρική έρευνα, κατά αντιστοιχία σχεδόν, μας απαγορεύει να προβλέψουμε με ακρίβεια την θέση της - τα επιτεύγματα της - στο τέλος της επόμενης χρονιάς. Δεν θα αποπειραθώ λοιπόν να προβλέψω τα μεγάλα επιτεύγματα της βιοϊατρικής επιστήμης μέχρι να φτάσουμε στο 2021. Θα εστιάσω στις μικρές επαναστάσεις που θα δω στο άμεσο εργασιακό περιβάλλον μου.

Στον χώρο της ογκολογικής έρευνας λοιπόν. Η εφαρμογή της τεχνητής νοημοσύνης και των μεθόδων “βαθιάς μάθησης” για ανάλυση ιατρικών εικόνων ογκολογικής ακτινολογίας, προς το τέλος την χρονιάς θα περάσουν στην καθημερινή κλινική πρακτική. Η τρισδιάστατη ανακατασκευή εικόνας σε πραγματικό χρόνο στην ακτινοθεραπεία ακριβείας θα επιτρέψει την ακριβέστερη θεραπευτική στόχευση όγκων, ιδιαίτερα του αναπνευστικού. Κάθε μήνα θα γίνεται ανάλυση της πλήρους ακολουθίας του DNA διακοσίων νέων ασθενών με καρκίνο, και όσο εμπλουτίζεται η βάση δεδομένων που συνδέει γονιδιακές μεταλλάξεις-θεραπεία-αποτέλεσμα, θα αυξάνουν οι πιθανότητες για πιο αποτελεσματική εξατομικευμένη θεραπεία νέων ασθενών με καρκίνο. Ταυτόχρονα, μέσα στο 2020 θα αρχίσει η συλλογή δεδομένων με τεχνικές ταυτοποίησης ακολουθίας DNA μεμονωμένων κυττάρων ενός όγκου, που θα δημιουργήσει πολυδιάστατα ογκολογικά προφίλ που θα οδηγήσουν σε βάθος χρόνου σε καλύτερες εξατομικευμένες θεραπείες, ιδιαίτερα στους πολύπλοκους παιδικούς καρκίνους. Μέσα στο 2020 θα δούμε σχεδόν σίγουρα στην αγορά γονιδιακές θεραπείες για την αιμοφιλία και την μυϊκή δυστροφία, αλλά και αρκετές γονιδιακές θεραπείες  τύπου CAR-T για καρκίνους, που βασίζονται στον “επαναπρογραμματισμό” των ανοσοκυττάρων του ασθενούς, ενώ η επανάσταση της ανοσοθεραπείας θα συνεχιστεί με προϊόντα που θα αντιμετωπίζουν όλο και περισσότερους τύπους καρκίνων.
Εστιάζοντας ακόμα περισσότερο, στις μελέτες της ερευνητικής μου ομάδας, η επανάσταση της κρυo-ηλεκτρονικής μικροσκοπίας  αλλά και της υπολογιστικής δύναμης των επεξεργαστών γραφικών (GPU),  θα επιταχύνουν την δημιουργία οδηγών-φαρμάκων βασισμένων σε τεχνικές δομικής βιολογίας: περιμένουμε πως για πρώτη φορά μόρια που θα σχεδιάσουμε υπολογιστικά τον Ιανουάριο του 2020 θα δοκιμαστούν σε προκλινικές μελέτες σε μικροτσίπ εξομοιώσεως ανθρώπινων οργάνων ή σε ποντίκια, μέσα στην ίδια χρονιά. Η μελέτη φαινομένων μοριακής αλληλεπίδρασης θα περάσει από την μελέτη βιομορίων σε κύτταρα, στην μελέτη μεμονωμένων βιομορίων σε μεμονωμένα κύτταρα, επιτρέποντας να κατανοήσουμε καλύτερα από ποτέ την πραγματική πολυπλοκότητα των μακρομοριακών μηχανών.

Οι μικρές επαναστάσεις του 2021 τόσο στην κλινική πρακτική όσο και στην επιστημονική έρευνα, έρχονται μαζί με ένα τεράστιο κόστος για την την ανάπτυξη των υποδομών, των τεχνολογιών και την εκτέλεση των πειραμάτων της βασικής έρευνας (που το επωμίζεται κυρίως ο δημόσιος τομέας), αλλά και με ένα δυσθεώρητο κόστος για τις κλινικές δομικές και την έγκριση από τις κανονιστικές αρχές (που το επωμίζεται ο ιδιωτικός τομέας). Η επανάσταση του 2021 ίσως θα πρέπει να είναι το πλαίσιο μέσα στο οποίο οι εξελίξεις της Βιοϊατρικής θα περάσουν στην κοινωνία.

Τρίτη, 17 Δεκεμβρίου 2019

iNEXT-Discovery


Φαντάζομαι οι περισσότεροι που διαβάζετε αυτό το ιστολόγιο, έχετε συνηθίσει σε θέματα για την εκπαίδευση και την έρευνα, σε σχέση με την πολιτική, και άλλα αρκετά σε σχέση με το Ποτάμι. Ίσως λοιπόν ένας τίτλος στα Αγγλικά, για ένα αρκετά εξειδικευμένο ερευνητικό πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Επιτροπής να σας ξενίζει. Παρόλο που πιστεύω ότι όλοι σας όμως ξέρετε ότι είμαι ερευνητής σε Ινστιτούτο για τον Καρκίνο, λίγοι έχετε κάποια ιδέα για το τι πραγματικά κάνω.

Η έρευνα μου είναι στην κατηγορία της "βασικής" και εστιάζεται στα πολύ πρώτα στάδια της ανάπτυξης στοχευμένων φαρμάκων για τον καρκίνο (αλλά και για άλλες ασθένειες που έχουν έμμεση σχέση, όπως ιώσεις και ηπατική ίνωση). Το ενδιαφέρον μου είναι περισσότερο από την πλευρά του μοριακού βιολόγου (με την έννοια του βιολόγου που δουλεύει με μόρια, και όχι με την μάλλον παρεξηγημένη αντίληψη του όρου στην Ελλάδα, αλλά αυτό είναι άλλη συζήτηση): με ενδιαφέρει να βρίσκω ενδιαφέροντα νέα μόρια-στόχους μέσα από συνεργασίες, και να αναπτύσσουμε τα λεγόμενα "leads", μικρά μόρια "οδηγούς" για την ανάπτυξη φαρμάκων. Απεχθάνομαι τον "πιασάρικο" όρο "σχεδιασμός φαρμάκων" (drug design") και έχω ασπασθεί το "structure assisted lead discovery" αν και ομολογώ την αμαρτία μου να χρησιμοποιώ το περισσότερο πιασάρικο  "structure assisted drug discovery", το οποίο στην τρισχιλιετή και αδιάκοπη μάλλον θα πρέπει να μεταφραστεί ως "ανακάλυψη φαρμάκων με την βοήθεια δομικών μελετών βιομορίων" - καθόλου πιασάρικο. Άρα ας υποθέσουμε ότι κάνω "σχεδιασμό φαρμάκων" αν και σπάνια τα σχεδιάζουμε, και ποτέ δεν καταλήγουμε σε "φάρμακα" αλλά σε "οδηγούς" για προκλινικές μελέτες.

Για τις δομικές μελέτες, χρειαζόμαστε να κατανοήσουμε με ακρίβεια τουλάχιστον ενός τρίτου του εκατομμυριοστού του μέτρου την θέση στον τρισδιάστατο χώρο των χιλιάδων ατόμων που αποτελούν ένα βιομόριο. Η κρυσταλλογραφία ακτίνων Χ  παραμένει η βασική μέθοδος αποκρυπτογράφησης της τρισδιάστατης δομής βιομακρομορίων (Xray), ειδικά για την ανάπτυξη φαρμάκων, αν και η επανάσταση στον χώρο της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας  (EM) βιομορίων έχει πλέον εγκαθιδρύσει την EM ως βασική επιλογή για τον προσδιορισμό πολύπλοκων δομών μακρομοριακών συμπλόκων, και η φασματοσκοπία μαγνητικού συντονισμού (NMR) παραμένει σημαντική μέθοδος για την μελέτη αρκετών συστημάτων.

Ο εξοπλισμός για δομικές μελέτες παραμένει πανάκριβος. Αν και ο εργαστηριακός εξοπλισμός για τις πρώτες μελέτες είναι πάνω-κάτω στο ένα εκατομμύριο Ευρώ, οι μελέτες πολύπλοκων συστημάτων απαιτούν επενδύσεις δεκάδων ή και εκατοντάδων εκατομμυρίων. Αυτές οι επενδύσεις έχουν γίνει από αρκετές χώρες, και σκοπός της Ευρωπαϊκής Επιτροπής είναι εδώ και τρεις δεκαετίες να βοηθά επιστήμονες από όλες τις χώρες της Ευρωπαϊκής Ένωσης (και συνεργαζόμενες χώρες, όπως π.χ. το Ισραήλ) να έχουν πρόσβαση σε αυτές τις ερευνητικές υποδομές για την δομική βιολογία.

Το iNEXT-Discovery (το ΝΕΧΤ είναι λογοπαίγνιο με το NMR-EM-Xray for Translation) είναι λοιπόν μια επιχορήγηση δέκα εκατομμυρίων, που υποστηρίζει την πρόσβαση σε ερευνητικές υποδομές για τη δομική βιολογία για όλους τους Ευρωπαίους χρήστες. Η δομική βιολογία είναι πραγματικά το κλειδί για τις καινοτομίες στη χημεία, τη βιοτεχνολογία και την ιατρική: πέρα από τα νέα φάρμακα και προηγμένα εμβόλια, είναι σημαντική για νέα βιοϋλικά, ένζυμα για παραγωγή τροφίμων, καθαρότερο περιβάλλον και αποδοτικά βιοκαύσιμα. Το NEXT-Discovery αναλαμβάνει την πρόκληση να υποστηρίξει ενεργά την αξιοποίηση των υφιστάμενων εργαλείων και την καινοτομία νέων εργαλείων, για να προωθήσει την επιστημονική ανακάλυψη και τη μετάφραση της σε μια σειρά επιστημονικών κλάδων.

Για τα επόμενα τέσσερα χρόνια λοιπόν, έχω αναλάβει τον συντονισμό ενός ισχυρού δικτύου κορυφαίων εγκαταστάσεων δομικής βιολογίας, σε συνεργασία με περιφερειακούς εμπειρογνώμονες και κοινότητες υποδομών στην φαρμακευτική χημεία, τη μεταφραστική ιατρική, τη βιολογική απεικόνιση και την έρευνα για τα τρόφιμα, για τη διάδοση γνώσεων και υπηρεσιών. Στόχος μας είναι να ενθαρρύνουμε την ευρύτερη υιοθέτηση της δομικής βιολογίας σε όλη την Ευρώπη, σε νέους επιστημονικούς κλάδους και τομείς έρευνας. Ιδιαίτερα, η σημαντική πρόοδος των οργάνων υλικού και του λογισμικού, επιτρέπουν τη στόχευση της διακρατικής πρόσβασης σε προηγμένα όργανα ακόμα και σε επιστήμονες χωρίς προηγούμενη εμπειρία στη δομική βιολογία. Σκοπός μας, να επιτρέψουμε τελικά σε όλους τους Ευρωπαίους επιστήμονες με ενδιαφέροντα ερωτήματα που μπορούν να απαντηθούν με τις μεθόδους της Δομικής Βιολογίας, να αποκτήσουν διαρθρωτικές γνώσεις που μπορούν να μεταφραστούν σε καινοτομίες στους τομείς της βιοϊατρικής, της τροφής, της βιοτεχνολογίας και των βιοϋλικών,  υποστηρίζοντας καινοτόμες έρευνες τόσο ακαδημαϊκών όσο και βιομηχανικών χρηστών.