Naujų medžiagų kūrimas Lietuvoje ir pasaulyje

2016 m.

Įvadas

Viena iš svarbiausių sričių, lemiančių visų pramonės, statybos, medicinos ir paslaugų sektorių plėtrą – tai naujų medžiagų kūrimas. Medžiagų naujų kūrimo dėka garantuojamas geresnis ir saugesnis gyvenimo lygis. Pasak ekspertų, per 20 metų 90 procentų senų medžiagų bus pakeista naujomis. Tačiau vaistų kūrimas yra labai brangus. Daugelis vaistų su laiku praranda savo efektyvumą, nes bakterijos, virusai adaptuojasi. Vaistų kūrimą labiausiai įtakoja turtingosios valstybes, didelis dėmesys skiriamas ligoms atakuojančias stipriąsias šalis.

Mokslininkai vienbalsiai sutaria, kad praeina cheminės farmacijos laikai, kai žmonės buvo gydomi cheminių reakcijų metu pasigaminusiais vaistais. Ateina naujasis – biotechnologinių vaistų aukso amžius. Šiuo metu atliekami klinikiniai tyrimai su 1000 taip pagamintų vaistų. Daugiau nei 300 jų yra vėlyvų tyrimų stadijų. Medikų teigimu, šie vaistai ne tik tobulesni, bet ir turi daug platesnį vartojimo spektrą. Taip bus galima sukurti vaistus, įveikiančius net pačias baisiausias ligas: įvairių rūšių vėžį, AIDS, Alzheimerio bei kitas milijonus gyvybių nusinešančias ligas.

Visa tai – plika akimi nematomų bakterijų sunkaus darbo vaisiai. Šiuolaikinių biotechnologijų įmonių reaktoriuose dieną naktį be perstojo pluša bakterijos, gaminančios vaistus, kurie išgelbės milijonus gyvybių. Pirmasis tokiu būdu gautas biofarmacinis preparatas – žmogaus insulinas. Biotechnologijų dėka pagamintas insulinas niekuo nesiskiria nuo natūralaus. Gaminant vaistus jau naudojamos ne tik bakterijos, bet ir gyvūnai (karvės, kurių piene yra insulino, „patobulinti“ žiurkėnai ir kt.).

Biotechnologija – tai mokslo ir gamybos sritis, kuri genetiškai modifikuotus gyvūnus arba mikroorganizmus naudoja tam tikriems produktams kurti. Kad būtų sukurtas vienas vaistas, reikia ne tik milžiniškų investicijų, bet ir daugelio metų sunkaus darbo. Sukūrusi vaistą, farmacijos kompanija gauna patentą, ir tik ji tam tikrą laiką turi teisę jį gaminti. Pasibaigus patento galiojimo laikui, ir kitos farmacijos kompanijos įgyja teisę gaminti šį vaistą. Tokie vaistai, nukopijuoti nuo originalaus, yra vadinami biogeneriniais.

Biotechnologiniai vaistai – vieni iš veiksmingiausių gydant retas genetines, autoimunines, onkologines, Parkinsono ligas, išsėtinę sklerozę. Biotechnologiniu pagrindu gaminami antibiotikai ir antivirusiniai preparatai, dėl to keletas infekcinių ligų jau yra istorija. Šiuo metu žinoma apie 150 biotechnologinių vaistų. Tikimasi, jog ateityje ir toliau plėtojant biotechnologijas medicinoje, bus galima pagydyti ir onkologines ligas bei AIDS.

Biologiniai ir cheminiai vaistai, jų skirtumai

Vaistai gali būti ir biologiniai, ir cheminiai. Jie skiriasi gamybos principu. Biotechnologiniai vaistai yra išskiriami iš gyvų ląstelių – jie yra panašių molekulių mišinys, todėl sunku tiksliai juos charakterizuoti. Biotechnologiniai vaistai gaminami labai griežtai kontroliuojamomis sąlygomis, kadangi jie labai jautrūs bet kokiam gamybos proceso kitimui. Net nedideli nukrypimai gali labai smarkiai pakeisti vaisto saugumą ar veiksmingumą. Biotechnologinių vaistų saugumas iš esmės yra susijęs su pačiu gamybos procesu. Tuo biotechnologiniai vaistai skiriasi nuo cheminių, kurie dabar sudaro didžiąją vaistų dalį. Gaminant cheminius vaistus, į vaisto visumą sujungiamos atskiros cheminės sudedamosios dalys – jos yra nesunkiai nustatomos ir nekintamos. Taigi tokių vaistų gamyba paprastesnė, galima pagaminti identišką vaisto kopiją.

Vaitai gali būti: Bioetiniai ir biogeneriniai preparatai

Etiniai (patentiniai) vaistai – pagal naujai sukurtą ir užpatentuotą formulę pagaminti vaistai. Tokiems vaistams sukurti investuojama daug lėšų, atliekama mokslinių tyrimų, kurie paprastai trunka iki 15 metų. Etinės kompanijos turi išskirtines teises pardavinėti patentuotus vaistus rinkoje. Tokie vaistai neturi tiesioginių konkurentų patento galiojimo laikotarpiu.

Generiniai vaistai – jau esančių vaistų kopijos, kurias galima parduoti su savo prekės ženklu. Generiniais vaistais tampa pasibaigus etinio vaisto patentui. Europos Sąjungoje ir Lietuvoje patentas išduodamas 15-ai metų.

Biogeneriniai vaistai gaminami naudojant kitas ląstelių linijas, kitomis gamybos ir išgryninimo sąlygomis. Nors bioetinių ir biogenerinių preparatų klinikinis efektas panašus, jų sudėtis bei gamyba visiškai skirtinga. O kadangi skiriasi biogenerinių vaistų gamybos procesas, vadinasi, šie vaistai turi panašias į originalių biotechnologinių vaistų biofizikines savybes, bet ne identiškas.

Kalbant apie biogenerinius vaistus svarbūs keturi aspektai: molekulinės ypatybės, gamybos procesas, vaistų saugumas ir veiksmingumas.

Molekulinės ypatybės. Biotechnologiniai vaistai yra sudėtingesnės struktūros nei mažos molekulės. Tai didelės molekulės – paprastai 100–1000 kartų didesnės už įprastų cheminių vaistų molekules. Jiems būdinga trapi trimatė struktūra. Be to, šie vaistai nėra grynos homogeninės molekulės. Biotechnologiniai vaistai nėra viena veiklioji medžiaga – tai iš tiesų heterogeninis panašių izoformų mišinys.

Gamybos procesas. Produkto kokybė bei nekintamumas labai priklauso nuo gamybos proceso. Net visai menkai pasikeitusios gamybos sąlygos gali lemti visiškai kitokį produktą.

Saugumas. Turėtų būti nustatytas ir įvertintas ilgalaikio biogenerinių vaistų vartojimo saugumas. Siekiant tinkamo vaisto įdiegimo į klinikinę praktiką, gydytojai bei pacientai turėtų būti su tuo supažindinami.

Efektyvumas. Klinikinis vaisto efektyvumas gali reikšmingai skirtis net ir esant nedideliems baltymo biofizikinių savybių skirtumams ar kitai vaisto vartojimo formai .

Kad vaistai keliautų į rinka, iš pirmo jie turi būti įvertinti. Už vaistų įteisinimą atsakinga Maisto ir Vaistų administracija (FDA). Keliami reikalavimai:

Turi būti efektyvus gydant tam tikrą ligą;
Saugus;
Turi būti išbandytas su gyvūnais ir žmonėms.

Pagrindiniai biotechnologiniai metodai medicinoje dabar ir ateityje

Vakcinų biotechnologija. Problemoms, susijusioms su įprastomis vakcinomis, spręsti šiuo metu pasitelkiami naujausi molekulinės biologijos metodai. Neseniai buvo sukurtas naujas vakcinos tipas – DNR vakcina. Šiuo atveju gryna infekcinio veiksnio (bakterijos ar viruso) DNR yra įterpiama į organizmą, kur insercijos būdu įsiterpia į šeimininko genomą. Įterptos DNR koduojamų genų raiška sukelia imuninės sistemos atsaką. DNR vakcinų privalumas tas, kad jas paprasta pagaminti ir sandėliuoti. Nors klinikinių tyrimų rezultatai prieštaringi, tačiau teikia vilčių: palankūs rezultatai buvo gauti naudojant DNR vakciną nuo paukščių gripo. Ypač daug vilčių teikia rekombinacinės Vaccinia viruso (VV) vakcinos nuo žmogaus imunodeficito viruso (ŽIV), kurios šiuo metu yra klinikinių tyrimų stadijos [5].

Antikūnų inžinerija. Medicinoje specifiniai antikūnai naudojami ligoms diagnozuoti (pvz.: Laimo ligai, autoimuninėms ir virusinėms); ligoms gydyti (pvz.: reumatoidiniam artritui, išsėtinei sklerozei, žvynelinei, įvairių formų vėžiui: ne Hodžkino limfomai, storosios žarnos, galvos ir kaklo, krūties vėžiui); vaisiaus (prenatalinei) terapijai (pvz., kad būtų išvengta motinos imuninės sistemos įsijautrinimo, kai nesutampa motinos ir vaisiaus rezus faktorius). Išgryninti specifiniai antikūnai taip pat plačiai taikomi mokslo tikslams: viduląstelinių ir užląstelinių baltymų identifikavimui, lokalizavimui ir raiškos stiprumo įvertinimui (imunohistochemija arba imunofluorescencija); ląstelių rūšiavimui pagal tai, kokius baltymus jos ekspresuoja (tėkmės citometrija); baltymų atskyrimui (imunoprecipitacija) ir identifikavimui išskirstymo po elektroforeze.

Genų terapija. Jau nustatyti genai, susiję su pjautuvine anemija, cistine fibroze, raumenų distrofija, hemofilija, įgimtu cholesterolio koncentracijos padidėjimu kraujyje (šeimine hipercholesterolemija), Alcheimerio liga, 2 tipo cukriniu diabetu, kai kuriomis vėžio formomis ir daugeliu kitų. Tačiau dabartiniai metodai, taikomi gydant šias ligas, gali palengvinti simptomus, kurie tėra ligą lemiančių genų raiškos padarinys. Tuo tarpu naujų, genų terapija pagrįstų gydymo metodų tikslas – šalinti ligos priežastį, manipuliuojant ligą sukeliančiu genu.

Genetinė imunizacija yra priemonė sukelti imuninį atsaką prieš specifinius baltymus, gyvūno ląstelėje ekspresuojant genus, koduojančius tuos baltymus. Ilgalaikis antigeno buvimas in vivo sąlygomis sukelia ženkliąantigeno amplifikaciją ir imuninės sistemos stimuliaciją, ir galiausiai – imuninį atsaką prieš tą antigeną. Baltymams išgryninti reikia dauglaiko, metodas yra brangus, o kartais sunkus ar neįmanomas. Ištobulėjus biotechnologijoms jau galima klonuoti genus, koduojančius specifinius baltymus, bei įterptiį gyvūnų organizmą, kad baltymas būtų sintetinamas organizmo ląstelėse. DNR manipuliacijos yra paprastesnės, įvairesnės ir pigesnės nei baltymų. Specifinių genų įterpimas į gyvūno organizmą, kad vyktų imunogenų sintezė in vivo buvo pavadintas „genetine imunizacija“. Pirmoji aprašyta vakcina prieš raupus pagaminta naudojant Vaccinia virusą iš esmės yra genetinės imunizacijos pirmtakė .

Kamieninių ląstelių tyrimų rezultatai teikia vilčių, kad ateityje jos bus panaudotos regeneracinėje medicinoje ir galės pakeisti donorų audinių ir organų persodinimą. Be to, kamieninės ląstelės gali būti panaudotos genų terapijoje. Kamieninės ląstelės turi nepaprastai stiprų potencialą atsinaujinti bei gebančios diferencijuotis į daugelį specializuotų ląstelių tipų.

Bionanotechnologijos. Formaliai nanotechnologiniu prietaisu gali būti vadinamas toks, kuris visas arba pagrindinės jo dalys yra pagamintos žmogaus ir yra 1–1000 nm dydžio (t. y. nuo kelių atomų iki subląstelių). Tikimasi, kad ateityje dirbtines bionanotechnologijas bus galima panaudoti ląstelės sudėties tyrimams, vaistams pristatyti į ląstelę, ląstelės pažaidų attaisymui skatinti bei normalioms ląstelės funkcijoms palaikyti. Viliamasi, kad bionanotechnologijos leis parinkti individualias gydymo programas, atsižvelgiant į paciento genomą, infekcijos ar vėžio tipą. Viena iš intensyviausiai tiriamų bionanotechnologijų pritaikymo sričių yra jų panaudojimas vaistų pernašai tiksliai į norimą ląstelę, audinį ar organą gydant tokias žmogaus ligas kaip ŽIV infekcija ir vėžys .

Vaistų kūrimo procesas

Prieš tai kai vaistai išleidžiami į rinką, jie yra testuojami. Tyrimai atliekami su gyvūnais, tyriamas vaistų saugumas, efektyvumas, žiūrima ar yra pašaliniai poveikiai. Tyrimus paėję vaistai toliau testuojami, tačiau su žmonėmis. Ankstyvuose, vadinamuosiuose I fazės klinikiniuose tyrimuose, dažniausiai dalyvauja sveiki savanoriai. Jų metu tiriamas potencialaus vaisto saugumas ir jo sąveika su žmogaus organizmu, pvz., koncentracija kraujyje ir buvimo organizme trukmė. Be to, stebima tiriamos molekulės sąveika su kitais vaistais. II fazės tyrimuose dalyvauja nedidelis skaičius pacientų, sergančių liga, nuo kurios vaistas kuriamas. Ankstyvų II fazės tyrimų tikslas – suteikti preliminarių įrodymų, kad būsimas vaistas yra veiksmingas ir gerai toleruojamas. Tai vadinama koncepcijos įrodymu. Jei II fazės tyrimų rezultatai yra įtikinantys, prasideda III fazės tyrimai, kurie yra didžiausia klinikinio vystymo proceso dalis. Juose dažnai dalyvauja tūkstančiai pacientų iš viso pasaulio siekiant patikrinti, ar vaistai yra veiksmingi ir saugūs daugeliui pacientų. Pagal surinktus, išanalizuotus ir apibendrintus duomenis parengiamos registracinės bylos, kurių reikia siekiant gauti patvirtinimą, kad vaistus galima būtų tiekti į rinką vartotojams. Ši veikla yra griežtai kontroliuojama. Valstybinės vaistų kontrolės agentūros atlieka išsamią ekspertizę ir patvirtina vaisto skyrimo informaciją, kurioje nurodyta, kokiems pacientams ir kaip jį vartoti, ir vaistas yra užregistruojamas. Vaistų veiksmingumas ir saugumas nenustojamas vertinti ir po registracijos vadinamosios IV fazės tyrimuose. Farmacijos kompanijos kuria ir prisiima visą atsakomybę už jų remiamus tyrimus, tačiau visos klinikinio vystymo programos įgyvendinimo sėkmė galiausiai priklauso ir nuo gydytojų-tyrėjų darbo, ir nuo klinikiniuose tyrimuose dalyvaujančių pacientų atsidavimo.

Literatūra