Сейчас, когда все новостные потоки заполнены коронавирусом, другие новости отступили на второй план и кажутся менее важными. Между тем, жизнь продолжается, прогресс в биофармацевтике не стоит на месте, и, помимо открытий в области коронавируса, происходит множество всего интересного и важного. Поэтому дальше — ни слова о SARS-CoV-2.
Живые роботы
Учёные из университета Вермонта смогли сделать робота, состоящего из живых клеток эмбриона лягушки. Он способен передвигаться, нести и выделять нужные вещества, например, лекарства, и самозалечиваться при повреждениях. В перспективе таких роботов можно будет запрограммировать для выполнения каких-либо задач: поиска и удаления токсических веществ или, например, атеросклеротической бляшки в сосудах.
Созданию клеточного робота предшествовали месяцы симуляций на суперкомпьютерах, в ходе которых моделировали свойства ансамблей множества симулированных клеток. Наиболее успешные модели проходили последующие раунды улучшений, а не подходящие по свойствам отбрасывались.
Затем наступил черед экспериментальной проверки моделей: стволовые клетки эмбрионов лягушки Xenopus laevis (отсюда название «ксеноботы») сначала инкубировали по отдельности, а затем комбинировали в максимальном соответствии с предсказанным компьютером дизайном. В конечной конструкции использовали клетки двух типов: эпидермальные (клетки кожи) и кардиомиоциты (клетки сердца). Первые играют структурную роль, а вторые отвечают за движение «ксенобота» (Рисунок 1).
Оказалось, что такие ксеноботы способны самостоятельно передвигаться по поверхности чашки Петри, однако пока не могут самостоятельно перевернуться, если их опрокинуть. Также они способны двигаться по закруглённым траекториям и, например, несколько ксеноботов могут собрать разбросанный по поверхности осадок в одно место. Было также показано, что надрез на ксеноботе залечивался спонтанно.
Наблюдая за поведением ксеноботов, учёные могут отбирать те, у которых проявляются нужные свойства, и подавать их на вход алгоритму, чтобы генерировать более полезные объекты. Поскольку у них ограниченный срок существования и они полностью биоразлагаемые, им может найтись множество применений: от удаления токсических веществ с поверхностей до доставки лекарств в нужный орган или даже проведения простых внутренних хирургических манипуляций.
CRISPR впервые использовали для редактирования генома прямо в человеке
Система редактирования генома CRISPR/Cas9 не покидает новостные ленты. В 2016 году появилось сообщение о том, что китайские учёные использовали CRISPR для изменения геномов клеток, выделенных у людей, с последующим введением их обратно. Та попытка продемонстрировала безопасность технологии, но не привела к желаемому эффекту. Далее, в конце 2018 года разразился скандал с китайским ученым Хэ Цзянькуем, который отредактировал эмбрионы человека с нарушением этических и научных норм.
В 2019 году опубликованы результаты первого клинического применения технологии CRISPR в США, пока можно осторожно говорить об успехе. Так, по последним данным 19-летней девушке с β-талассемией, прошедшей это лечение, более не требуются переливания донорской крови (по данным наблюдений в течение 15 месяцев), тогда как до лечения ей приходилось делать в среднем около 16 переливаний в год.
Однако до сих пор никто не изменял геном взрослого человека, непосредственно вводя ему CRISPR. Ранее предпринималась попытка изменить геном в человеке с помощью другой системы редактирования — ZFN (zinc finger nuclease) компании Sangamo, однако достаточной эффективности не достигли и они.
Компании Editas Medicines и Allergan в марте 2020 года сообщили о первом эксперименте такого рода. Новая терапия направлена на лечение наследственного амавроза Лебера — редкого заболевания сетчатки глаз, при котором постепенно отмирают светочувствительные клетки. Заболевание вызывается мутациями различных генов, кодирующих белки, необходимые для правильного функционирования клеток сетчатки. В данном случае больному ввели под сетчатку глаза вирусный вектор, несущий молекулы РНК, которые нужны для исправления мутации гена CEP290, и ДНК, кодирующую Cas9 — фермент, который должен исправить дефект. Пока неизвестно, как сработает терапия, однако применение её в глазах позволяет надеяться, что серьёзных системных нежелательных явлений не будет, так как глаз — достаточно изолированная система.
Между тем, в июне 2020 года опубликованы предварительные результаты исследований, говорящие о том, что применение CRISPR может вызывать масштабные перестройки хромосом, которые удаётся обнаружить только самыми современными методами анализа генома. Очевидно, что на пути исследователей ещё много препятствий, и потребуется много работы, чтобы редактирование генома стало достаточно безопасным и широко применимым.
Как развивается мозг?
Согласно некоторым оценкам, наш мозг — самый сложный объект во вселенной, состоящий из 100 миллиардов нейронов, каждый из которых соединён с тысячами других. К тому же эти соединения всё время меняются. Мы ещё очень далеки от подробного понимания того, как он работает, и учёные всё время пытаются подобраться к более полному описанию протекающих в нём процессов. В этому году опубликована работа, в которой прослеживается развитие нервной сети нематоды Caenorhabditis elegans — излюбленного объекта биологов.
Методом электронной микроскопии были «сфотографированы» и реконструированы все нейроны восьми нематод на разных стадиях от рождения до взрослого состояния. Были получены количественные оценки длины, формы, положения и связей каждого нейрона друг с другом, с волокнами нервного кольца, глией и мышцами. Такое исследование стало возможным благодаря автоматизации изготовления срезов и снимков. Дело, конечно, облегчается тем, что у взрослого червя всего 300 нейронов, соединенных 1700 связями.
Удалось выяснить, что, несмотря на генетическую однородность всех червей, развитие нервной системы у них шло немного по-разному, и в результате каждое животное индивидуально. Это неожиданный результат, так как ранее считалось, что коннектом нематод (так называют совокупность нейронов с их связями) записан в генах. Наибольшая вариабельность наблюдалась в модулирующих нейронах, а наименьшая — в моторных, что свидетельствует, по-видимому, о важной приспособительной функции этой вариабельности, которая обеспечивает разнообразие поведения.
Однако были отмечены, конечно, и общие черты. Так, число связей между нейронами за время созревания возросло примерно в пять раз, однако динамика их распределения была неравномерной, и именно это определяет особенности изменения нейронной сети по мере созревания. Например, наиболее стабильными в ходе развития оказались связи между интернейронами, которые, видимо, определяют основные структуры сети, ответственные за принятие решений.
Кроме того, было показано, что по мере созревания, нервная система становится всё более модульной, а сигналы распространяются все больше в прямом направлении, от сенсорных нейронов к моторным.
В видео ниже можно увидеть трехмерную реконструкцию нейронной сети взрослой нематоды.
Это исследование — необходимый шаг к пониманию механизмов формирования и функционирования человеческого мозга, без которого невозможно рациональное создание лекарств против неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или шизофрения.
Неалкогольный стеатогепатит: успехи и провалы
Неалкогольный (метаболический) стеатогепатит (НАСГ) у большинства людей протекает незаметно, пока не переходит в тяжёлые формы. Это поражение печени, при котором наблюдается [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»накопление жировой ткани» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]стеатоз[/TBS_POPOVER], воспаление и [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»замена функциональной ткани на соединительную» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]фиброз[/TBS_POPOVER] печени. Факторы риска НАСГ — ожирение, диабет второго типа, инсулиновая резистентность, [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»повышенный уровень жиров в крови» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]гиперлипидемия[/TBS_POPOVER]. При прогрессировании НАСГ может перейти в [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»состояние, при котором печень перестает в должной мере выполнять свои функции» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]цирроз печени[/TBS_POPOVER], печёночную недостаточность, а в редких случаях — в рак печени.
Подозрение на НАСГ появляется при повышении уровня печёночных ферментов АЛТ и АСТ, однако окончательный диагноз можно поставить только с помощью [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»взятие образца тканей прижизненно» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]биопсии[/TBS_POPOVER] печени, на которой видна характерная картина жирового поражения, воспаления и фиброза.
Вылечить НАСГ невозможно, но лучший способ его профилактики и лечения — снижение веса. Однако также разрабатываются фармакологические подходы: это лакомый рынок для производителей лекарств, потому что НАСГ распространяется всё шире, особенно в развитых странах, где он диагностируется у 3—12% населения. Вместе с тем, из-за недостаточного понимания патофизиологии НАСГ до сих пор нет лекарств, которые бы эффективно воздействовали на его патогенез. Попытки исследовать такие препараты неизменно приводили к провалу. 2020 год, возможно, изменит эту картину.
Так, в июне 2020 года компания Akero опубликовала данные клинического исследования фазы 2, которые эксперты назвали лучшими в области НАСГ. По данным МРТ, препарат снижал содержание жира в печени на 14% (против 0,3% в плацебо-группе). У пациентов, которые ответили на терапию, взяли биопсию и обнаружили, что фиброз и воспаление у них также снизились. В группе максимальной дозы препарата наблюдалось достоверное снижение массы тела. Таким образом, препарат воздействовал на все аспекты НАСГ, и теперь ему предстоит доказать эффект в масштабных исследованиях фазы 3. Буквально накануне публикации данных Akero американский регулятор FDA отклонил заявку компании Intercept, препарат которой (обетихолевая кислота) показал улучшение фиброза без ухудшения стеатоза, но не смог показать улучшение стеатоза без ухудшения фиброза. Таким образом, агентство продемонстрировало, что только одного аспекта НАСГ недостаточно для лицензирования.
Препарат Akero представляет собой аналог гормона FGF21 (fibroblast growth factor 21), играющего важную роль в метаболизме глюкозы и жиров. Природный гормон неустойчив, поэтому была получена его версия с удлинённым периодом полувыведения, которая позволяет вводить его раз в неделю.
Прогресс в лечении ожирения
Ожирение — ещё одно заболевание, которое трудно поддается лечению, потому что помимо нарушений метаболизма требуется изменение поведения людей, а этого бывает непросто добиться. Тем интереснее, что появились результаты исследования фазы 3, в котором показано достоверное снижение веса по сравнению с плацебо для препарата semaglutide (компания Novo Nordisk). Причем у тех, кто принимал препарат в течение 68 недель, снижение веса составило 17,4%, а в группе плацебо вес вырос на [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»В исследовании все пациенты получали семаглутид 20 недель, а потом часть перешла на плацебо. Рост 6,9% был зафиксирован за последние 48 недель исследования.» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]6,9%[/TBS_POPOVER]. Это выдающийся результат: так, лираглутид, предшественник семаглутида и самое продаваемое лекарство от ожирения в мире, снижал вес всего на 4,5% лучше, чем плацебо. А орлистат в сочетании с изменением образа жизни (физическая активность, питание) обеспечивал снижение веса в среднем на 11,4 кг в год, что не так много по сравнению с 7,5 кг в группе, где только изменялся образ жизни. ‘
Семаглутид применяется в виде подкожных инъекций раз в неделю и сейчас одобрен по диабету 2 типа. Он представляет собой аналог гормона GLP-1 c удлинённым периодом полувыведения за счёт мутаций, повышающих его стабильность к расщеплению. GLP-1 — один из гормонов, регулирующих пищеварение, чувство голода и насыщения, секрецию инсулина и глюкагона. Применение семаглутида снижало чувство голода, повышало чувство сытости и способствовало снижению количества потребляемой пищи.
Как и у других препаратов против ожирения, основные нежелательные явления семаглутида — со стороны желудочно-кишечного тракта. Большинство из них проходили сами и были лёгкие или средней тяжести.
В ближайшие несколько месяцев Novo Nordisk опубликует данные ещё трёх исследований семаглутида для лечения ожирения у разных категорий пациентов: диабетиков, пожилых и т. п.
Кстати, недавно, семаглутид показал неплохие результаты в исследовании фазы 2 по неалкогольному стеатогепатиту (см. выше) — у 59% пациентов (против 17% в контрольной группе) улучшились симптомы НАСГ без ухудшения фиброза.
Сухой глаз: неужели получится?
Ещё одна болезнь, против которой никак не удаётся разработать эффективные препараты — сухой кератоконъюнктивит, в просторечии называемый синдромом сухого глаза. В основе патогенеза заболевания лежит недостаточная выработка слезы железами, недостаточное удержание слёзной жидкости, хроническое воспаление слёзных желез и конъюнктивы. Результатом становится ощущение песка в глазу, боль, жжение, частое моргание, усталость глаз, фотофобия, зуд, затуманенное зрение и другие симптомы, портящие качество жизни. Причины, приводящие к синдрому сухого глаза, крайне разнообразны. Это могут быть и генетические нарушения, и аллергии, и ношение контактных линз, и постоянная работа с компьютером, и неблагоприятные условия окружающей среды (сухость, загрязнение воздуха), и другие факторы. Болезнь очень распространена, ей страдают миллионы людей в мире, и подходящего лечения для многих из них нет. Искусственная слеза помогает не всем, а имеющиеся противовоспалительные препараты (например, циклоспорин, лифитеграст) сами часто вызывают жжение и помогают меньшей части пациентов, к тому же не влияя ни на процессы слезообразования, ни на заживление конъюнктивы.
Множество разработок провалилось по сухому глазу из-за сложности и недостаточной изученности патогенеза и очень высокой гетерогенности форм и причин заболевания. Поэтому потребность в новых средствах терапии крайне велика.
Американский и европейские регуляторы установили довольно высокую планку для доказательства эффективности новых препаратов: они должны показать превосходство над плацебо как по субъективным критериям (симптомы жжения, зуда и т. д.), так и по объективным — окрашивание конъюнктивы красителем, который особенно хорошо связывается с её мертвыми клетками. В числе разработок, не доказавших пока свою эффективность, — известный препарат «ион Скулачева». Правда, в России он был зарегистрирован для лечения сухого глаза и катаракты, однако проведённые в России и Украине исследования не позволяют сделать положительное заключение о его эффективности. Исследования, проведенные за рубежом, также пока не доказали его эффективности, но они ещё продолжаются.
На фоне всех неудач мартовская новость об успехе исследования фазы 3 нового препарата выглядит светлым пятном. Компания Kala Pharmaceuticals сообщила, что её лекарство Eysuvis достигло успеха по всем первичным и вторичным конечным точкам, достоверно улучшив как симптомы, так и объективные признаки заболевания. Это произошло всего лишь через полгода после того, как FDA отклонило заявку компании на лицензирование, потребовав результаты ещё одного клинического исследования. Получив такие хорошие данные, в мае 2020 года компания вновь подала заявку в FDA.
Безусловно, препарат компании Kala Pharmaceuticals — также не панацея, это хорошо известный стероид лотепреднол, который давно используется для лечения глазных воспалений. Однако при сухом глазе стероиды не слишком эффективны сами по себе. Ноу-хау компании Kala — в использовании наночастиц, которые обеспечивают более полное и равномерное проникновение лекарства в конъюнктиву. В клинических исследованиях препарат хорошо переносился и довольно быстро снижал дискомфорт, поэтому он может стать основным препаратом выбора для миллионов людей.
Устройство для лечения макулярной дегенерации
Ещё одна положительная новость из области офтальмологии: хорошие результаты показало устройство для имплантации в глаз, которое можно время от времени наполнять лекарством, помогающим при возрастной макулярной дегенерации (ВМД). Это заболевание сетчатки, при котором повреждается макула — часть сетчатки с наиболее высокой концентрацией фоторецепторов, обеспечивающая самое чёткое зрение. Возрастная дегенерация макулы — главная причина потери зрения у людей старше 60 лет. Влажная форма ВМД характеризуется патологическим прорастанием сосудов под сетчатку, что сопровождается отёком, расслаиванием сетчатки, кровоизлияниями. При этой форме, в отличие от сухой ВМД, есть лечение в виде антительных препаратов против VEGF — эндотелиального фактора роста сосудов. Анти-VEGF терапия препятствует росту сосудов и тормозит развитие ВМД.
Однако существующие препараты требует ежемесячного введения с помощью внутриглазных инъекций. Новое устройство размером с рисовое зёрнышко имплантируется в глаз и требует заправки раз в полгода. В исследовании фазы 3 оно показало такое же влияние на остроту зрения, что и лекарство ранибизумаб (Луцентис).
Впервые за 12 лет одобрено лекарство от рака печени
Новые лекарства для лечения раков лёгкого или лимфом появляются почти каждый год, что позволяет маленькими шажками продвигаться к увеличению выживаемости при этих видах злокачественных новообразований. Наоборот, некоторые раки, такие как рак поджелудочной железы или рак печени поддаются лечению очень плохо, и лекарства, которые против них разрабатывают, постоянно проваливаются. Тем радостнее новость о том, что FDA впервые за 12 лет одобрило новое средство для терапии рака печени — комбинацию двух антител Avastin (бевацизумаб) и Tecentriq (атезолизумаб) компании Roche.
Ранее препаратом первой линии (то, что назначается вновь диагностированным пациентам) при неоперабельной или метастатической гепатоцеллюлярной карциноме (так называют самую распространённую форму рака печени) был Нексавар (сорафениб), одобренный аж в 2007 году. Это низкомолекулярный препарат, так называемый тирозинкиназный ингибитор, потому что он подавляет активность ряда ферментов — рецепторных тирозинкиназ — которые обеспечивают выживание, деление и подвижность раковых клеток.
Комбинация Avastin/Tecentriq «победила» сорафениб в прямом сравнении: на отметке 12 месяцев 72,2% пациентов, получавших её, были живы, по сравнению с 54,6% в группе сорафениба. Уровень и профиль нежелательных явлений практически не отличался между группами, за исключением кровотечений, которые чаще наблюдались в группе комбинации, и бывали фатальными. Наиболее частым тяжёлым явлением в обеих группах была гипертензия. В исследовании изучались и качество жизни пациентов по собственным ощущениям (так называемые patient reported outcomes, на которые сейчас стали обращать гораздо больше внимания) и, что очень важно, новая комбинация с этой точки зрения убедительно превзошла сорафениб.
Авастин на рынке давно, впервые он был зарегистрирован в 2004 году для лечения рака толстой и прямой кишки в сочетании с химиотерапией, потом получил одобрение и по другим показаниям. Его судьба не проста: так, при раке молочной железы он оказался недостаточно эффективен и регистрация по этому показанию была отозвана. Авастин связывается с фактором роста сосудов VEGF (мы про него упоминали выше в новости про макулярную дегенерацию) и подавляет образование новых сосудов в опухоли, лишая её кислорода и питательных веществ. Потом было также обнаружено, что VEGF способствует подавлению иммунного ответа на опухоль, так что его снижение имеет и иммуномодуляторный эффект.
Tecentriq — новый препарат класса ингибиторов [TBS_POPOVER placement=»top» title=»Иммунный чекпойнт» content=»Регуляторы (главным образом, рецепторы) иммунной системы, которые не позволяют ей атаковать собственные ткани и клетки. Раковые клетки используют их для защиты от иммунной атаки.» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]иммунного чекпойнта[/TBS_POPOVER], он блокирует рецептор PD-L1. Этот рецептор встречается на поверхности клеток многих раковых опухолей и снижает активность Т-лимфоцитов, которые приходят, чтобы атаковать опухоль. Ранее Tecentriq был зарегистрирован по некоторым видам раков лёгкого, молочной железы и мочевого пузыря.
Это первое исследование, убедительно показавшее эффективность иммунотерапии и вообще комбинированной терапии при раке печени в первой линии. Конечно, остаётся ещё много вопросов: насколько велик риск опасных кровотечений (редкое осложнение при применении Авастина), насколько результаты можно распространить на более широкие популяции пациентов, каковы биомаркеры ответа на терапию? Но начало положено: полученный результат задал новую планку в лечении рака печени, на которую будут ориентироваться все последующие исследования — а их немало.
Новые победы цифровых «лекарств»
Digital therapeutics — устройства, позволяющие лечить заболевания с помощью программного кода — продолжают радовать новыми успехами. В июне 2020 года FDA одобрило EndeavorRx (Akili Therapeutics) для лечения синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) у детей 8—12 лет. Это довольно распространённое у детей расстройство, которое проявляется в беспокойстве, отсутствии концентрации, импульсивных реакциях, а в школе — в антисоциальных наклонностях, низкой успеваемости. Для лечения СДВГ используется поведенческая и медикаментозная терапия, однако требуются более безопасные и эффективные препараты, чем существующие.
EndeavorRx — это первая игра, получившая одобрение FDA, и она будет распространяться только по рецепту. Судя по короткому видео, в игре нужно уклоняться от препятствий и собирать предметы. На основании пяти исследований более чем у 600 детей было выяснено, что игра улучшает симптомы СДВГ, связанные с вниманием, у 36% пациентов. После второго месяца игры улучшения наступили уже у 68%. Были у игры и нетяжёлые нежелательные последствия — фрустрация, головная боль, головокружение, эмоциональные реакции, агрессия. Курс лечения включает игру по пять дней в течение 4 недель, 25 минут в день. Специалисты отмечают, что пока рано говорить о том, что игра заменит существующую терапию — пока что она должна применяться в дополнение к стандартному лечению.
Ещё одно лечебное приложение, зарегистрированное в этом году, — нейроповеденческое веб-приложение Somryst для лечения бессонницы компании Pear Therapeutics. Somryst представляет собой модули когнитивно-поведенческой терапии, похожие на обычный процесс оффлайновой КПТ для бессонницы. Программа была одобрена на основании двух рандомизированных клинических исследований, в которых приняло участие 1400 человек.
Было показано, что терапия снижает симптомы бессонницы, уменьшает время до засыпания, снижает уровень депрессии и тревоги после 6 недель использования, и эти эффекты длятся минимум год. Американская академия медицины сна и Американский колледж терапевтов включили Somryst в рекомендации в качестве первой линии терапии хронической бессонницы.
Одно лекарство от рассеянного склероза и язвенного колита
В марте 2020 FDA одобрило ozanimod (Bristol Myers Squibb) по рассеянному склерозу, а в июне были опубликованы положительные данные по язвенному колиту. Причём если по рассеянному склерозу на рынке уже есть аналоги с таким же механизмом действия — одобренный в 2010 финголимод и в 2019 сипонимод, то по показанию язвенный колит ozanimod — первый препарат в классе.
Все эти соединения относятся к модуляторам сфингозин-1-фосфатных рецепторов (S1P). Этот рецептор экспрессируется на Т-лимфоцитах и отвечает, в частности за их выживание и миграцию из лимфоидных тканей в воспалённые органы. Модуляторы связываются с рецептором и приводят к его деградации, поэтому Т-лимфоциты задерживаются в тимусе и лимфоузлах и не участвуют в воспалительном процессе. Озанимод — более селективный ингибитор рецептора 1 типа, чем финголимод, благодаря чему у него лучше профиль безопасности, особенно в плане печёночной и сердечной токсичности.
Однако рынок рассеянного склероза, особенно [TBS_POPOVER placement=»top» title=»» content=»Наиболее распространённая форма рассеянного склероза, при которой периоды ремиссии сменяются рецидивами. В отличие от прогрессирующих форм, лучше поддаётся медикаментозному контролю» style=»border: 1px solid #ddd; padding: 3px;»]ремиттирующего рецидивирующего[/TBS_POPOVER], переполнен конкурентами, поэтому выход в новую нишу — воспалительное заболевание кишечника язвенный колит — прекрасная возможность для препарата, механизм действия которого вполне обосновывает применение при различных аутоиммунных заболеваниях.
Препарат успешно прошёл клиническое исследование фазы 3 у пациентов с язвенным колитом средней и тяжёлой формы, не ответивших на предшествующую терапию. Лекарство показало превосходство над плацебо по доле пациентов с начальной ремиссией на 10 неделе и с поддержанием ремиссии на 52 неделе.
Опции лечения тяжелых пациентов с устойчивым к лечению язвенным колитом ограниченны: это инъекционные антительные анти-TNFα препараты (такие как Хумира и Стелара) и пероральные ингибиторы JAK-киназы Xeljanz и Rinvoq c довольно опасными нежелательными явлениями со стороны сердечно-сосудистой системы. Поэтому появление новой, относительно безопасной и эффективной опции терапии — очень хорошее известие.