Αρκετές ιατρικές τεχνολογίες και εργαλεία είχαν την ευκαιρία να δοκιμαστούν για πρώτη φορά στο πλαίσιο της πανδημίας. Ο ιστότοπος The Conversation ζήτησε από τρεις ερευνητές να εξηγήσουν πώς το αντικείμενό τους ανταποκρίθηκε στην πανδημία και πώς θα συνεχίσει να προσφέρει μεγάλες αλλαγές στην ιατρική.
Γενετικά εμβόλια
Ντέμπορα Φούλερ, Καθηγήτρια μικροβιολογίας, Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον
Πριν από τριάντα χρόνια, ερευνητές για πρώτη φορά χορήγησαν με ένεση σε ποντίκια γενετικό υλικό από ξένο παθογόνο προκειμένου να προκαλέσουν αντίδραση του ανοσοποιητικού συστήματος. Όπως πολλές νέες ανακαλύψεις, αυτά τα πρώτα εμβόλια που βασίζονταν σε γενετικό υλικό, είχαν θετικά και αρνητικά. Τα πρώτα εμβόλια mRNA ήταν δύσκολο να αποθηκευτούν και δεν προκαλούσαν την κατάλληλη αντίδραση στο ανοσοποιητικό σύστημα. Τα εμβόλια DNA ήταν πιο σταθερά αλλά δεν κατάφερναν να εισχωρήσουν στον πυρήνα του κυττάρου, κι έτσι δεν μπορούσαν να προκαλέσουν αρκετή ανοσία.
Οι ερευνητές σιγά-σιγά ξεπέρασαν τα προβλήματα της σταθερότητας, της μεταφοράς των γενετικών εντολών εκεί που έπρεπε και της πρόκλησης αποτελεσματικότερης ανοσοποιητικής αντίδρασης. Το 2019 πλέον, τα πανεπιστημιακά εργαστήρια και οι εταιρείες βιοτεχνολογίας σε όλο τον κόσμο είχαν δεκάδες πολλά υποσχόμενα εμβόλια mRNA και DNA κατά μολυσματικών ασθενειών, αλλά και κατά καρκίνων, στο στάδιο της ανάπτυξης ή της φάσης 1 και 2 κλινικών δοκιμών.
Όταν ενέσκηψε η Covid-19, τα εμβόλια mRNA ήταν έτοιμα να δοκιμαστούν σε πραγματικές συνθήκες. Η αποτελεσματικότητά τους, που έφτασε το 94%, ξεπέρασε και τις υψηλότερες προσδοκίες των υγειονομικών αρχών.
Τα εμβόλια DNA και mRNA προσφέρουν τεράστια πλεονεκτήματα σε σύγκριση με τα παραδοσιακά εμβόλια, μια που χρησιμοποιούν μόνο γενετικό υλικό από ένα παθογόνο – αντί για ολόκληρο τον ιό ή το βακτήριο. Τα παραδοσιακά εμβόλια χρειάζονται μήνες, αν όχι χρόνια, για να αναπτυχθούν. Αντιθέτως, από τη στιγμή που οι επιστήμονες θα απομονώσουν τη γενετική αλληλουχία ενός νέου παθογόνου, μπορούν να σχεδιάσουν ένα εμβόλιο DNA ή mRNA μέσα σε μερικές μέρες, να ετοιμάσουν τις κλινικές δοκιμές μέσα σε μερικές εβδομάδες και να περάσουν στην παραγωγή εκατομμυρίων δόσεων μέσα σε μερικούς μήνες. Αυτό πάνω-κάτω συνέβη με τον νέο κορωνοϊό.
Τα εμβόλια που βασίζονται σε γενετικό υλικό προκαλούν επίσης ακριβείς και αποτελεσματικές ανοσοποιητικές αντιδράσεις. Δεν ενεργοποιούν μόνο αντισώματα που σταματούν την μόλυνση, αλλά και ισχυρή αντίδραση των κυττάρων Τ που μπορούν να καταπολεμήσουν μία μόλυνση αν αυτή συμβεί. Αυτό καθιστά τα συγκεκριμένα εμβόλια πιο ικανά να ανταποκριθούν σε μεταλλάξεις, και σημαίνει επίσης ότι θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν χρόνιες λοιμώξεις ή καρκινικά κύτταρα.
Οι ελπίδες ότι τα εμβόλια που βασίζονται σε γενετικό υλικό θα μπορούν μια μέρα να δώσουν ένα εμβόλιο κατά της ελονοσίας ή του HIV, να θεραπεύσουν τον καρκίνο, να αντικαταστήσουν τα λιγότερο αποτελεσματικά παραδοσιακά εμβόλια ή να είναι έτοιμα να σταματήσουν την επόμενη πανδημία προτού καν αυτή ξεκινήσει, δεν είναι υπερβολικές. Πραγματικά, πολλά εμβόλια DNA και mRNA εναντίον πολλών μολυσματικών ασθενειών, και για τη θεραπεία χρόνιων λοιμώξεων και καρκίνων βρίσκονται ήδη σε προχωρημένα στάδια ανάπτυξης και σε κλινικές δοκιμές.
Προσαρτώμενες συσκευές και πρώιμη ανίχνευση ασθενειών
Άλμπερτ Τίτους, Καθηγητής Βιοϊατρικής Μηχανικής, Πανεπιστήμιο Μπάφαλο
Κατά τη διάρκεια της πανδημίας οι ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν πλήρως τη διάδοση των έξυπνων ρολογιών, δαχτυλιδιών και άλλων τεχνολογικών συσκευών μέτρησης της υγείας και της ευεξίας που προσαρτώνται στα ρούχα ή στο σώμα. Αυτές οι συσκευές μπορούν να καταγράφουν τη θερμοκρασία, τους καρδιακούς παλμούς, τα επίπεδα δραστηριότητας και άλλα βιομετρικά στοιχεία κάποιου. Με αυτές τις πληροφορίες, οι ερευνητές έχουν καταφέρει να εντοπίσουν μολύνσεις από Covid-19 προτού καν οι ασθενείς να παρατηρήσουν ότι εμφανίζουν συμπτώματα.
Καθώς η χρήση τέτοιων συσκευών έχει γίνει διαδεδομένη τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές άρχισαν να μελετούν τη δυνατότητα παρακολούθησης ασθενειών μέσω των συσκευών. Ωστόσο, παρόλο που ήταν δυνατή η συλλογή δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, οι προηγούμενες προσπάθειες εστίαζαν κυρίως σε χρόνιες ασθένειες.
Η πανδημία λειτούργησε διπλά, από τη μια κατευθύνοντας το βλέμμα πολλών ερευνητών στον κλάδο και από την άλλη δίνοντάς τους την πρωτοφανή ευκαιρία να μελετήσουν την ανίχνευση μολυσματικής ασθένειας σε πραγματικό χρόνο. Ο αριθμός των ανθρώπων που κινδύνευαν να κολλήσουν την ίδια ασθένεια – covid-19 – ταυτόχρονα, προσέφερε στους ερευνητές έναν μεγάλο πληθυσμό από τον οποίο μπορούσαν να μάθουν και να θέσουν σε δοκιμασία τις υποθέσεις τους. Σε συνδυασμό με το γεγονός ότι περισσότεροι άνθρωποι από ποτέ χρησιμοποιούν συσκευές που παρακολουθούν την καρδιακή λειτουργία και ότι αυτές οι συσκευές συλλέγουν πολλά χρήσιμα στοιχεία, οι ερευνητές είχαν τη δυνατότητα να επιχειρήσουν να διαγνώσουν μία ασθένεια βασιζόμενοι αποκλειστικά σε δεδομένα από προσαρτώμενες συσκευές – ένα πείραμα που παλιότερα μόνο να το ονειρευτούν μπορούσαν.
Οι συσκευές αυτές μπορούν να ανιχνεύσουν συμπτώματα της Covid-19 ή άλλων ασθενειών προτού τα συμπτώματα γίνουν αισθητά. Παρόλο που αποδείχτηκαν ικανές να ανιχνεύουν την ασθένεια νωρίς, τα συμπτώματα που ανιχνεύουν οι συσκευές δεν αφορούν μόνο την Covid-19. Τα ίδια αυτά συμπτώματα μπορεί να συνδέονται με διάφορες πιθανές ασθένειες, και είναι πολύ πιο δύσκολο να πει κανείς από τι ακριβώς πάσχει κάποιος από το να διακρίνει ότι πάσχει από κάτι.
Στον μετά την πανδημία κόσμο το πιθανότερο είναι ότι όλο και περισσότεροι άνθρωποι θα χρησιμοποιούν προσαρτώμενες συσκευές και ότι οι συσκευές θα βελτιώνονται. Εκτιμώ πως οι γνώσεις που απέκτησαν οι ερευνητές κατά τη διάρκεια της πανδημίας για τη χρήση των προσαρτώμενων συσκευών για την επίβλεψη της υγείας θα αποτελέσουν αφετηρία για τη διαχείριση άλλων, μελλοντικών, επιδημιών. Ωστόσο, θα πρέπει να μην ξεχνάμε ότι αυτού του είδους η τεχνολογία αφορά αυτή τη στιγμή λίγους και εκλεκτούς, κυρίως εύπορους και νεότερους, οπότε το θέμα των ανισοτήτων είναι κάτι που όχι μόνο η επιστημονική κοινότητα, αλλά η κοινωνία γενικότερα οφείλει να αντιμετωπίσει.
Ένας νέος τρόπος ανακάλυψης φαρμάκων
Ένας νέος τρόπος ανακάλυψης φαρμάκων
Νίβαν Κρόγκαν, Καθηγητής Κυτταρικής Μοριακής Φαρμακολογίας και Διευθυντής του Ινστιτούτου Βιοεπιστημών, Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σαν Φρανσίσκο
Οι πρωτεΐνες είναι οι μοριακές μηχανές που κάνουν τα κύτταρά μας να λειτουργούν. Όταν οι πρωτεΐνες δυσλειτουργούν ή τις αλλοιώνει ένα παθογόνο, είναι πιθανό να αρρωστήσουμε. Τα περισσότερα φάρμακα λειτουργούν διακόπτοντας τη λειτουργία μία ή περισσότερων πρωτεϊνών που δυσλειτουργούν ή έχουν δεχτεί επίθεση από παθογόνο. Ένας λογικός τρόπος αναζήτησης νέων φαρμάκων λοιπόν για τη θεραπεία μίας συγκεκριμένης ασθένειας θα ήταν να εξετάσουμε ξεχωριστά γονίδια και πρωτεΐνες που επηρεάζονται άμεσα από αυτή την ασθένεια. Για παράδειγμα, οι ερευνητές γνωρίζουν ότι το γονίδιο BRCA σχετίζεται με την ανάπτυξη καρκίνου του μαστού ή των ωοθηκών. Πολλές έρευνες κατά συνέπεια εστιάζουν στην αναζήτηση φαρμάκων που επηρεάζουν τη λειτουργία της πρωτεΐνης BRCA.
Ωστόσο, ξεχωριστές πρωτεΐνες που λειτουργούν αυτόνομα δεν αποτελούν συνήθως τους υπαίτιους για μία ασθένεια. Τα γονίδια και οι πρωτεΐνες τους είναι μέρος πολύπλοκων δικτύων – η πρωτεΐνη BRCA αλληλεπιδρά με δεκάδες έως εκατοντάδες άλλες πρωτεΐνες προκειμένου να εκτελέσει τις κυτταρικές της λειτουργίες. Οι συνάδελφοί μου κι εγώ είμαστε μέρος ενός πεδίου έρευνας – που είναι ακόμα μικρό, αλλά διευρύνεται – που εξετάζει αυτές τις συνδέσεις και αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών, αυτό που αποκαλούμε πρωτεϊνικά δίκτυα.
Εδώ και κάποια χρόνια ερευνούμε τις δυνατότητες που προσφέρουν αυτά τα δίκτυα στη δημιουργία νέων φαρμάκων. Όταν ενέσκηψε η πανδημία του κορωνοϊού, ξέραμε ότι έπρεπε να δοκιμάσουμε αυτή την προσέγγιση και να δούμε αν θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί με ταχύτητα για να βρεθεί κάποια θεραπεία. Ξεκινήσαμε αμέσως να χαρτογραφούμε το εκτεταμένο δίκτυο ανθρώπινων πρωτεϊνών στις οποίες επιτίθεται ο SARS-Cov-2 ώστε να αναπαραχθεί.
Από τη στιγμή που δημιουργήσαμε αυτόν τον χάρτη, εντοπίσαμε τις ανθρώπινες πρωτεΐνες στο δίκτυο τις οποίες θα μπορούσαν εύκολα να επηρεάσουν φάρμακα. Βρήκαμε 69 χημικές ενώσεις που επηρεάζουν τις πρωτεΐνες στο δίκτυο του κορωνοϊού. 29 από αυτές έχουν ήδη λάβει έγκριση από τον FDA για άλλες ασθένειες. Στις 25 Ιανουαρίου δημοσιεύσαμε μία ανακοίνωση καταδεικνύοντας ότι ένα από τα φάρμακα που χρησιμοποιούνται αυτή την στιγμή εναντίον του καρκίνου είναι 27,5 φορές πιο αποτελεσματικό από την ρεμδεσιβίρη στην αντιμετώπιση της Covid-19, συμπεριλαμβανομένης και μίας εκ των μεταλλάξεων. Το φάρμακο έχει λάβει έγκριση για κλινικές δοκιμές φάσης 3 σε 12 χώρες ως θεραπεία κατά του νέου κορωνοϊού.
Όμως αυτή η ιδέα χαρτογράφησης των πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεων των ασθενειών ώστε να βρεθούν νέοι στόχοι για τα φάρμακα δεν ισχύει μόνο για τον κορωνοϊό. Έχουμε τώρα εφαρμόσει αυτή την προσέγγιση σε άλλα παθογόνα καθώς και σε άλλες ασθένειες, όπως ο καρκίνος, εκφυλιστικές ασθένειες του νευρικού συστήματος αλλά και ψυχιατρικές διαταραχές.
Οι χάρτες αυτοί μας επιτρέπουν να ενώσουμε τις κουκκίδες μεταξύ πολλών πτυχών μίας ασθένειας που μοιάζουν ασύνδετες και να ανακαλύψουμε νέα φάρμακα που μπορούν να τις θεραπεύσουν. Ελπίζουμε ότι θα μας επιτρέψει να ανακαλύψουμε νέες θεραπευτικές στρατηγικές και δυνατότητες χρησιμοποίησης ήδη υπαρχόντων φαρμάκων για άλλες ασθένειες.