Przyszłość czerwonej biotechnologii
Medycyna na miarÄ™
ALEKSANDRA MAA
YSKA następuje zmiana wypracowanej i stosowanej
Uniwersytet Medyczny, Poznań przez lata strategii leczenia opartej na sche-
[e-mail] macie: specyficzny czynnik chorobotwórczy
patogeneza choroba.
TOMASZ TWARDOWSKI
Politechnika A
ódzka, A
ódz
Pozornie ten sam przypadek
Aleksandra Małyska
Instytut Chemii Bioorganicznej, Poznań O ile poznanie konkretnych patogenów
jest studentkÄ…
Polska Akademia Nauk zrewolucjonizowało medycynę w XIX i XX
V roku biotechnologii
[e-mail] wieku, umożliwiając tworzenie farmaceuty-
na Uniwersytecie
ków niezbędnych w leczeniu niektórych cho-
Medycznym w Poznaniu
rób poprawiających ogólny stan zdrowia czy
Jeszcze niedawno szukano leków
oraz II roku psychologii
wydłużających życie pacjenta, obecnie zwra-
o jak najszerszym zastosowaniu.
na Uniwersytecie
ca siÄ™ uwagÄ™ na mniejszÄ… od przewidywanej
im. Adama Mickiewicza.
Dzięki farmakogenomice medycyna
skuteczność tych preparatów. Efektywność
Głównym obszarem
przyszłości będzie dopasowana
ta wynosi od 25 do 62%. Różnice mogą skut-
jej zainteresowań
indywidualnie do każdego pacjenta
kować odmienną i trudną do przewidzenia
jest społeczny aspekt
odpowiedziÄ… na takÄ… samÄ… terapiÄ™ w grupie
biotechnologii,
Ponad pięćdziesiąt lat temu Watson i Crick chorych z danym schorzeniem, a zatem w po-
w szczególności wpływ
na podstawie badań krystalograficznych doko- zornie takim samym przypadku.
wiedzy na akceptacjÄ™
nanych przez Rosalin Franklin zaproponowali Znaczące różnice odnotowuje się również
innowacyjnych technologii
strukturę DNA. Niespełna dziesięć lat temu w odniesieniu do bezpieczeństwa stosowania
w ramach Human Genom Project opracowano farmaceutyków. Zmienność wewnątrzpopula-
sekwencję genomu człowieka kosztem kilku cyjna, która warunkuje różną odpowiedz
na te
miliardów dolarów. W 2009 r. resekwencjo- same dawki leku, prowadzić może do bardzo
nowanie genomu człowieka jest możliwe już niebezpiecznych i niepożądanych efektów ich
za kwotę znacznie poniżej 100 000 dol. Ponad działania. W 1994 r. w Stanach Zjednoczonych
trzydzieści lat temu dr Sidney Pestka (pracu- odnotowano 1,8 miliona przypadków hospita-
Prof. dr hab.
jÄ…cy w Roche Institute of Molecular Biology,
Tomasz Twardowski jest
Nutley, New Jersey, USA) zaproponował me-
Terapia i diagnostyka muszą być ściśle powiązane
pracownikiem IChB
chanizm działania interferonu. Obecnie jest
PAN w Poznaniu oraz przy ustalaniu procedury leczenia indywidualnego pacjenta
to jeden z najczęściej stosowanych biofar-
Wydziału Biotechnologii
maceutyków pod handlową nazwą Roferon
PA
. W pracach
A, o rocznej wartości sprzedaży rzędu setek lizacji i ponad 100 tysięcy zgonów spowodo-
eksperymentalnych
milionów franków szwajcarskich. wanych przez te niepożądane działania. Aby
specjalizuje siÄ™
Wpływ tych wydarzeń naukowych na za- zmienić ten stan, konieczne jest całkowicie
w problematyce regulacji
stosowanie innowacyjnych biopreparatów innowacyjne, zindywidualizowane podejście
biosyntezy białka. Drugim
i metod w medycynie klinicznej jest trudny Å‚Ä…czne do jednostki chorobowej i do pacjenta.
nurtem jego prac sÄ…
do przecenienia. Te przełomowe odkrycia
zagadnienia społeczne
przyczyniły się do nieodwracalnej zmiany Lek dla jednego pacjenta
i prawne biotechnologii
w postrzeganiu i wykorzystywaniu diagno- Przez długi czas starano się dopasować
styki we współczesnej terapii wielu chorób. jeden lek do jak największej grupy pacjentów
Dziś obok stosowanych od wieków badań i zidentyfikować możliwość jego zastosowania
fizykochemicznych czy wykorzystywania często w różnych jednostkach chorobowych.
wiedzy na temat procesów biochemicznych Jednym słowem  dążono do jak najszerszego
zachodzących w organizmie pojawiła się moż- stosowania preparatu. Dziś standardem jest
liwość diagnostyki i terapii opartej na moleku- przykładanie coraz większej wagi do wyboru
larnym patomechanizmie choroby. Stopniowo leku i ustalenia optymalnej dawki nie tylko
12
Panorama Biotechnologia i medycyna ACADEMIA
Nr 4 (20) 2009
Dzięki rozwojowi
technik molekularnych
koncepcja medycyny
personalizowanej stała się
realna. Polega ona
na podaniu konkretnemu
choremu precyzyjnego
leku w najbardziej
odpowiednim czasie
dla schorzenia, lecz także dla danego pacjen- które po obiektywnym określeniu i pomiarze
ta. Obok płci, wieku, rasy czy ogólnego stanu stają się wskaz
nikami prawidłowego procesu
zdrowia normą jest wykonywanie testów la- biologicznego, procesu chorobotwórczego lub
boratoryjnych dla ustalenia indywidualnych odpowiedzi farmakologicznej na interwencjÄ™
czynników ryzyka (np. poziom cholesterolu terapeutyczną (ang. Biomarkers Definitions
i ciśnienia krwi przy podejrzeniu chorób ser- Working Group).
cowo-naczyniowych) oraz analiza historii cho- W onkologii najczęściej stosowanymi bio-
roby w rodzinie. Pomiary te pomagajÄ… jedynie markerami sÄ… enzymy i hormony zwiÄ…zane
w określeniu prawdopodobieństwa wystąpie- z nowotworami. Można je wykryć, używając
nia schorzenia, nie dostarczają natomiast bar- testów biochemicznych. Ich obecność nie
dziej specyficznych informacji. Można określić zawsze jest jednoznaczna z wystąpieniem
tego typu działania jako wykorzystanie do- konkretnego nowotworu, np. wzrost poziomu
stępnych i rutynowo stosowanych metod bio- antygenu swoistego dla gruczołu krokowe-
chemicznych do precyzyjnej diagnostyki. go (PSA) z dużym prawdopodobieństwem
Tę praktykę poszerza koncepcja medy- wskazuje na nowotwór gruczołu krokowego,
cyny personalizowanej. Polega ona na po- ale może być również rezultatem jego łagod-
daniu konkretnemu choremu precyzyjnego nej hiperplazji. Podobnie jest w przypadku
leku w odpowiednim czasie. Jest to możliwe podwyższonego w różnym stopniu poziomu
dzięki wykorzystaniu bardziej zawansowa- antygenu karcinoembrionalnego (CEA), cha-
nych narzędzi diagnostycznych opartych na rakterystycznego aż dla 60 90% nowotwo-
technikach biologii molekularnej, wykorzy- rów jelita grubego czy 50 80% przypadków
stywanych do analizy np. genomu bakterii raka trzustki.
czy człowieka. Dzięki gwałtownemu postępowi technik
diagnostyki molekularnej można monitoro-
Przydatne biomarkery wać przebieg wielu schorzeń, badając różni-
Przy określaniu rozwoju danej choroby ce w strukturze kwasów nukleinowych. Do
u konkretnego pacjenta i przewidywaniu biomarkerów DNA należą np. aberracje chro-
prawdopodobnego jej przebiegu oraz indywi- mosomowe, polimorfizm pojedynczego nukle-
dualnej odpowiedzi na leczenie niezbędne są otydu (SNP), zmiana liczby kopii fragmentów
biomarkery. Biomarkerami są właściwości, DNA czy różnice stopnia zmetylowania regio-
13
ACADEMIA Panorama Biotechnologia i medycyna
Nr 4 (20) 2009
evah smit, www.sxc.hu
Przyszłość czerwonej biotechnologii
Przez długi czas starano
się dopasować jeden lek
do jak największej grupy
pacjentów  dążono
do jak najszerszego
stosowania preparatu.
DziÅ› standardem jest
indywidualne dobieranie
leku i ustalanie optymalnej
dawki nie tylko
dla schorzenia, lecz także
dla danego pacjenta
nów promotorowych. Do biomarkerów RNA w celach naukowych. Rozstrzygający głos
zalicza się: różnicę w poziomie transkryptów we wprowadzeniu biomarkera na rynek ma
czy cząsteczki RNA biorące udział w regu- Center for Medicaid and Medicare Services
lacji. Badania wskazują, że zastosowanie (CMS), które przeprowadza analizę potencjal-
biomarkera, jakim jest różnica w stopniu nych kosztów i zysków, także z uwzględnie-
zmetylowania DNA, może być czynnikiem niem aspektów społecznych.
różnicującym raka gruczołu krokowego od
jego łagodnej hiperplazji. Przyszłość teranostyki
Medycyna personalizowana zwiÄ…za-
Wprowadzanie na rynek na jest z wieloma działaniami klinicystyki.
Powszechne wykorzystywanie biomarke- Personalizacja medycyny jest najbardziej za-
rów zawsze musi być poprzedzone analizami awansowana w onkologii i chorobach za-
dotyczącymi ich bezpieczeństwa dla pacjenta kaz
nych. W drugim przypadku określenie
i wiarygodności, skuteczności oraz opłacal- genotypu wirusa (np. HIV, WZW typu B
ności ewentualnego stosowania w diagnosty- i C) oraz określenie stężenia wiremii mają
ce. W Stanach Zjednoczonych kolejne etapy decydujÄ…ce znaczenie w ustaleniu schematu
wprowadzenia nowego biomarkera obejmują: terapii, prognozowaniu jej skuteczności, wy-
identyfikację w materiale biologicznym po- krywaniu lekooporności oraz ewentualnym
chodzącym od pacjenta (przy użyciu np. mi- modyfikacjom leczenia. Badacze postulują
kromacierzy DNA, chipów genowych, analizy nawet wprowadzenie nowego terminu  te-
polimorfizmu długości fragmentów restrykcyj- ranostyka , który podkreśla ścisłe powiąza-
nych: RFLP i innych, w zależności od jego ro- nie terapii z diagnostyką podczas ustalania
dzaju), ustalenie ewentualnego zastosowania, procedury leczenia indywidualnego pacjenta.
a następnie kliniczną i analityczną walidację. Ten zabieg  nomenklaturowy pokazuje, jak
Ten ostatni etap musi zostać przeprowadzony, dalece zaawansowane są działania na rzecz
jeżeli marker ma zostać zatwierdzony przez wprowadzenia leczenia personalizowanego
FDA w celach klinicznych. Można go pomi- w różnych gałęziach medycyny. Niektórzy
nąć w przypadku zastosowania wyłącznie naukowcy nie rozpatrują już pytania, czy
14
dima v, www.sxc.hu
Panorama Biotechnologia i medycyna ACADEMIA
Nr 4 (20) 2009
tak pojmowana medycyna będzie stosowana personalizowanej. W dłuższej perspektywie
w ogóle, lecz zastanawiają się, kiedy zostanie lekarze będą mogli wykorzystywać informa-
rozpowszechniona w praktyce klinicznej. cje genetyczne, aby dobrać właściwe leki,
określić właściwą dawkę i czas podawania.
Korzyści i koszty społeczne Dziedzina ta wpływa już na strategie przed-
Obok dużego optymizmu i nadziei związa- siębiorstw, opracowywanie badań klinicznych
nych z medycyną  szytą na miarę pojawiają i sposób przepisywania produktów leczni-
się obawy związane z aspektem etycznym. czych. Choć jest zbyt wcześnie, aby stwier-
Najczęściej podnoszone w tym zakresie kwe- dzić, czy technologie -omiczne« rzeczywiÅ›cie
stie dotyczą ochrony informacji osobowej, zrewolucjonizują ten sektor, Komisja śledzi je
ewentualnej dyskryminacji przez firmy ubez- z uwagą i rozważy możliwe sposoby wspie-
pieczeniowe lub pracodawcę osób potencjalnie rania ich rozwoju . Jako jeden z głównych
chorych czy też stygmatyzacji jednostki. Mogą celów Komisja wyznaczyła przedstawienie do
być one decydującym czynnikiem w społecz- 2010 r. sprawozdania na temat ewentualnego
nej akceptacji nowej strategii leczenia, dlatego zastosowania technologii  -omicznych w ba-
powinny zostać poddane merytorycznej dys- daniach naukowych oraz w rozwoju farmacji.
kusji prowadzącej do konkretnych decyzji le- Nie wiemy dzisiaj, jaka będzie medycyna
gislacyjnych. Duże wątpliwości mogą również w 2020 r. lub 2050 r., jednak z całym prze-
wzbudzać ewentualne koszty wprowadzenia konaniem można stwierdzić, że będzie inna
medycyny personalizowanej. W tym przypad- niż obecnie. Przesłanki naukowe, ekonomicz-
ku niezbędne jest kompleksowe spojrzenie na ne i społeczne wskazują, że medycyna  na
problem skuteczności i bezpieczeństwa roz- miarę to prawdopodobne rozwiązanie. %
powszechnionych obecnie terapii oraz chęć
i możliwości inwestowania w innowacyjne
Chcesz wiedzieć więcej?
technologie. W tym konkretnym przypadku
Snyderman R., Yoediono Z. (2006). Prospective care:
należy z całym naciskiem zwrócić uwagę,
a personalized, preventative approach to medicine.
że bardzo znaczny koszt diagnostyki może
Pharmacogenomics, 7, 5 9.
być zrekompensowany poprzez celowe i efek-
Ludwig J.A., Weinstein J.N. (2005). Biomarkers in cancer
tywne stosowanie środków terapeutycznych.
staging, prognosis and treatment selection. Nature
Współczesne biofarmaceutyki (jak hormony, Reviews Cancer, 5, 846 856.
Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady,
przykładowo interferony i interleukiny) są
Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego
bardzo drogie. Nieefektywne, a zatem niepo-
i Komitetu Regionów, Bezpieczne, innowacyjne
trzebne (lub w niewłaściwej dawce) stosowa-
i dostępne leki: nowe perspektywy dla sektora farma-
nie kosztownych leków to marnotrawstwo.
ceutycznego, KOM (2008) 666 wersja ostateczna.
W konsekwencji wykorzystania technik pro-
teomiki i transkryptomiki na potrzeby me-
Przełomowe odkrycia
dycyny personalizowanej możliwe staje się
przyczyniły się
zoptymalizowanie wykorzystania możliwości
do nieodwracalnej
medycyny zarówno w aspekcie ekonomicz-
zmiany w postrzeganiu
nym, jak i społecznym.
i wykorzystywaniu
diagnostyki
Medycyna 2050
we współczesnej terapii
Personalizacja medycyny jest procesem
wielu chorób. Dr Sidney
nieodwracalnym, którego korzyści możemy
Pestka ponad trzydzieści
obserwować już dziś, a potencjalne zyski trud-
lat temu zaproponował
no przeceniać. Doskonałym zobrazowaniem
mechanizm działania
tej sytuacji jest komunikat Komisji Wspólnot
interferonu  dziÅ› jednego
Europejskich z 10.12.2008 r., który zawie-
z najczęściej stosowanych
ra deklarację wspierania badań naukowych
biofarmaceutyków
w dziedzinie farmacji:  Wraz z pojawieniem
siÄ™ nowych technologii, takich jak farmako-
genomika oraz indywidualne dla każdego
pacjenta modelowanie i symulowanie prze-
biegu choroby, zbliżamy się do medycyny
15
ACADEMIA Panorama Biotechnologia i medycyna
Nr 4 (20) 2009
Aleksandra Małyska