Aby dowiedzieć się więcej, porozmawiałem z moim kolegą, dr Henrikiem Ihre, dyrektorem ds. technologii strategicznych w firmie Cytiva. Pomógł mi on już wcześniej odkryć kilka molekularnych tajemnic leków. Kto wiedział, że niesławny Rasputin w niezamierzony sposób przyczynił się do rozwoju nauk medycznych, kiedy doradził carowi, aby przestał leczyć swojego syna chorego na hemofilię rozrzedzającą krew aspiryną, co pogorszyło jego stan? Albo że sto lat temu dwieście gramów oczyszczonej insuliny można było uzyskać z dwóch ton tkanki świńskiej? Jestem pewien, że Henrik nie tylko będzie w stanie po raz kolejny odpowiedzieć na moje pytania, ale także opowie po drodze dobrą historię.
Zaczęliśmy od wyjaśnienia różnicy między lekami o małej i dużej cząsteczce. Tak, rozmiar jest główną różnicą. Jednak Henrik mówi: „Kiedy mówimy o lekach mało- i wielkocząsteczkowych, sprawy nie są czarno-białe. Wszystkie leki są narzędziami, które wchodzą w skład tego samego zestawu narzędzi terapeutycznych. Zdarza się, że pacjenci cierpiący na tę samą chorobę reagują inaczej na tę samą terapię ze względu na biologiczne różnice międzyosobnicze. Kiedy jeden lek zawodzi, inny może pomóc.”
Rozmiar mówi o masie cząsteczkowej leku, a nawet o jego złożoności strukturalnej – i tu właśnie sprawy stają się pozornie czarno-białe. Drogi podawania, produkcja, koszty i skuteczność kliniczna to niektóre ze znaczących różnic, które odnoszą się do wielkości.
Większość znanych obecnie leków to leki małocząsteczkowe lub syntetyczne i obejmują one wszystko, od środków przeciwbólowych, antybiotyków, leków przeciwdepresyjnych do leczenia stanów zagrażających życiu, takich jak rak. „Leki drobnocząsteczkowe istnieją od setek lat. Zazwyczaj składają się z setek do kilku tysięcy atomów, a ich stosunkowo prosta struktura chemiczna może być osiągnięta dzięki dobrze znanym procesom chemicznym” – wyjaśnia Henrik. Wiele z tych farmaceutyków podaje się doustnie i nie wymagają one specjalnego traktowania ani warunków przechowywania, co stanowi oczywistą zaletę w porównaniu z lekami wielkocząsteczkowymi.
„Leki wielkocząsteczkowe, znane jako biofarmaceutyki lub leki biologiczne, są wyrafinowanymi terapeutykami, których rozmiar cząsteczkowy może być tysiące razy większy niż ich chemicznie syntetyzowanych odpowiedników. Często są to białka lub peptydy otrzymywane ze źródeł biologicznych w wyniku złożonych procesów biotechnologicznych, takich jak technologia rekombinacji DNA. Leki wielkocząsteczkowe są zazwyczaj wstrzykiwane pacjentowi i wymagają szczególnych warunków przechowywania” – mówi Henrik.
Rekombinowana insulina ludzka była pierwszym lekiem biofarmaceutycznym, który trafił na rynek w 1982 roku, choć jako białko terapeutyczne została odkryta ponad sto lat temu. Obecnie biofarmaceutyki obejmują przeciwciała monoklonalne, szczepionki, terapie komórkowe i genowe, a także białka uzyskiwane z osocza krwi i rekombinowane białka terapeutyczne. Są one stosowane w leczeniu wielu różnych chorób, w tym raka, cukrzycy i reumatoidalnego zapalenia stawów, a dzięki swojej skuteczności znajdą się w pierwszej dziesiątce najlepiej sprzedających się leków w 2020 roku, według magazynu Nature.
Adalimumab, pierwsze w pełni humanizowane przeciwciało monoklonalne zatwierdzone przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) i sprzedawane pod nazwą Humira, znajduje się na szczycie listy ze względu na swoją skuteczność w leczeniu takich schorzeń jak reumatoidalne zapalenie stawów, choroba Leśniowskiego-Crohna, zapalenie stawów lub łuszczyca plackowata, aby wymienić tylko kilka. Ponad 300 leków biologicznych zostało zatwierdzonych przez FDA, podczas gdy około 6500 jest w przygotowaniu, według EvaluatePharma.
„Odkrycie insuliny jako cząsteczki terapeutycznej jest jednym z największych przełomów we współczesnej medycynie. To właśnie wtedy naukowcy zdali sobie sprawę, że możemy wykorzystać nasze ciała jako źródło do leczenia się z chorób. Leki biologiczne mogą nie tylko uruchamiać różne funkcje biologiczne, ale także leczyć choroby poprzez interakcję z receptorami białkowymi w naszych ciałach” – mówi Henrik.
Co łączy farmaceutyki mało- i wielkocząsteczkowe
Tak jak w przypadku leków syntetycznych, opracowywanie leków biologicznych jest ryzykowne i wiąże się z wysokim prawdopodobieństwem niepowodzenia. Inne częste przeszkody to zatwierdzenia przez organy nadzoru i odnowienie patentu.
Mimo że leki syntetyczne i biologiczne opierają się na bardzo różnych procesach produkcyjnych, istnieje jeden podstawowy etap, który jest podobny, mówi Henrik. „Wszystkie leki muszą być oczyszczone, aby mogły być podawane pacjentom w bezpieczny sposób”. Chociaż etapy oczyszczania są różne, zarówno leki syntetyczne, jak i biologiczne opierają się na chromatografii jako jednej z metod oczyszczania. „Technologie chromatograficzne, takie jak te, które rozwijamy w Cytiva w Uppsali, są przeważnie stosowane na całym świecie do oczyszczania różnych cząsteczek biologicznych. Leki syntetyczne również mogą być oczyszczane za pomocą chromatografii, wraz z innymi metodami, takimi jak krystalizacja czy filtracja” – mówi Henrik.
Wysokie koszty rozwoju i produkcji są powszechnym problemem. „Większość leków, które są badane, nie trafi na rynek” – mówi Henrik. Problemy ze skutecznością i bezpieczeństwem stanowią od 75 do 80% niepowodzeń klinicznych w końcowej fazie rozwoju. „Gdyby branża była w stanie zidentyfikować skuteczne terapie na wczesnym etapie badań i rozwoju, mogłaby zaoszczędzić ogromnych strat”. Szacuje się, że średni koszt przejścia kandydata na lek z badań klinicznych do farmacji wynosi 2,6 mld USD.
Co z przyszłością?
„To, co teraz wymyślamy, nie zastąpi tradycyjnych leków” – mówi Henrik. A więc prawdopodobieństwo – powiedzmy – leczenia bólu głowy za pomocą przeciwciał jest mało prawdopodobne, zauważam na głos. Powodem, dla którego mamy różne klasy leków, jest to, że mogą one pomóc w różnych rodzajach schorzeń. Henrik dodaje: „Natura i nauka będą nadal dostarczać nam wysoce skutecznych cząsteczek, podczas gdy medycyna określi klasę leków, która oferuje najwięcej korzyści terapeutycznych dla pacjentów.”
To sprawiło, że pomyślałem o Tu You, chińskim naukowcu, który zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny w 2015 roku za odkrycie leku na malarię w słodkim piołunie, stosowanym w starożytnych chińskich lekarstwach na gorączkę. „Tu You był w stanie zidentyfikować i wyizolować specyficzną cząsteczkę, która pochodziła z rośliny. Jest to lek o małej cząsteczce, który teraz pomaga milionom – i jeden, który trafia do stale rosnącego zestawu narzędzi terapeutycznych” – mówi Henrik.
.