Яд или лекарство? Как растения, порошки и таблетки повлияли на историю медицины

Переход от химических веществ к биологическим

Биология невозможна без химии, а химические препараты невозможны, если они не смогут работать в биологических системах (например, в вашем организме), поэтому, когда речь идет о лекарствах, термины «химические» и «биологические», безусловно, пересекаются. Я описываю здесь огромный сдвиг от старой модели химических открытий (в основном это «Давайте протестируем химические вещества и посмотрим, что из этого вылечит болезнь») к новой парадигме работы с генами, клетками и микроорганизмами. Важно, что это больше чем источник лекарств. Изменяется сам подход. Сегодняшние биотехнологические компании сначала достигают глубокого понимания процесса болезни и дальше переходят к разработке лекарства, делая все возможное, чтобы создать средство, которое будет точно нацелено именно на то, что исследователи считают слабым звеном заболевания. Примеры этого подхода можно найти в широком спектре от потока моноклональных антител до разработанных лабораториями замен поврежденных ферментов.

Бо́льшая часть успехов, которых мы добились в последнее время, например, моноклональные антитела, основана на нашей новой способности манипулировать ДНК, химическими инструкциями для нашего тела – другими словами, нашим геномом. «Открытие лекарств переживает смену парадигмы, – объяснил один из экспертов, – когда взрыв геномных наук используется для создания инновационных методов лечения в более короткие сроки».

В этом кроется суть того, почему биологические препараты будут играть все более важную роль. И речь идет не только о нашей ДНК. Мы также начинаем лучше понимать и манипулировать генами миллиардов бактерий и вирусов, населяющих наши тела. Этот скрытый мир внутри нас, наш микробиом, помогает нам оставаться здоровыми способом, который мы только начинаем ценить.

Компании, производящие лекарства, делают большие ставки на то, что эти новые биологические подходы принесут достойные плоды, и скупают перспективные биотехнологические стартапы, чтобы ускорить этот процесс.

Цифровые лекарства

Соединение компьютерных технологий с лекарствами может быть реализовано несколькими способами. Самый простой – поместить в каждую таблетку крошечный датчик, который посылает сигнал, когда лекарство принято. В ранних моделях, которые сейчас проходят испытания, датчик – размером с кунжутное семечко, питание происходит от хлорид-ионов в желудке, а сигнал улавливается пластырем на животе. После этого сигнал можно отправить на смартфон или на любое другое передаточное устройство и заложить в компьютерную систему. Первым цифровым лекарством, которое получило одобрение FDA (в конце 2017 года) было Abilify MyCite («Верни возможности»), нейролептик с воспринимающим элементом, показывающим, что лекарство принято по расписанию. Это может иметь значение для категорий пациентов, забывающих о лекарстве, например, для людей с нарушениями настроения или ментальными болезнями, а также для престарелых, когда сочетание необходимости принимать несколько лекарств и проблем с памятью может привести к серьезным побочным эффектам при пропуске таблетки или если приняты две вместо одной. Если вы сторонник конспирологических теорий, можете представить себе будущее в стиле Большого Брата, где таблетки, вызывающие зависимость – такие как Оксиконтин или Фентанил, – усилены нанотехнологическими сенсорами и передатчиками, позволяющими властям отследить их везде, где бы они ни находились, даже в вашем пищеварительном тракте.

Поиск новых лекарств также перешел на цифровые технологии. Бо́льшая часть действий здесь сосредоточена на проектировании все более сложных лекарств, вплоть до уровня огромных белков, на компьютерах, прежде чем тратить время на их создание в лаборатории. Суперкомпьютеры необходимы для проведения расчетов, чтобы показать, какую окончательную форму примет белок после его изготовления – вычислительная задача настолько сложная, что мы до сих пор не довели ее до совершенства. Однако когда это произойдет, это позволит ученым сделать еще один шаг к созданию на своих экранах гораздо большего количества лучше действующих против болезни лекарств с хорошей переносимостью, что теоретически снизит затраты и ускорит процесс открытия. Затем другие компьютерные программы могут быть использованы для изучения того, что будет делать вновь созданный белок, когда попадет в организм. Компьютерное моделирование белков позволяет производителям лекарств, которые раньше ограничивались испытаниями in vitro (в лаборатории) и in vivo (на живых животных), делать все больше и больше in silico: в компьютере.