Czy komórka może zastąpić tabletkę?

Obecne opieka medyczna sprowadza się do sześciu słów: zachoruj, weź tabletkę, zabij coś. Lekarz Siddhartha Mukherjee pokazuje przyszłość medycyny, której transformacja zmieni sposób leczenia.

Opowiem o przyszłości medycyny.

Jednak zanim to zrobię,
powiem trochę o jej przeszłości.

Przez ostatnie lata jej historii

choroba i leczenie były oparte

na całkiem prostym modelu,

który jest tak prosty,

że można by go podsumować
w pięciu słowach:

zachoruj, weź tabletkę, zabij coś.

Przyczyną dominacji tego modelu
jest oczywiście przełom

w postaci odkrycia antybiotyków.

Wielu pewnie nie wie,
że świętujemy setną rocznicę

wprowadzenia antybiotyków w USA.

Wiecie zapewne,

że był to czysty przełom.

Substancja chemiczna
pochodzenia naturalnego,

czy też sztucznie uzyskana w laboratorium,

wędrując przez organizm

odnajduje cel,

przyczepia się

do drobnoustroju lub jego części,

po czym przekręca klucz,

niezwykle zwinnie i z precyzją.

Choroby wcześniej śmiertelne

jak zapalenie płuc, syfilis, gruźlica

stały się uleczalne albo do zaleczenia.

W przypadku zapalenia płuc

wystarczy brać penicylinę,

która zabija drobnoustroje

i leczy chorobę.

Kuszący pomysł

i potężna metafora zamka i klucza

przeniknęła biologię.

Takiej zmiany jeszcze nigdy nie było.

Ostatnie 100 lat spędziliśmy

na powtarzaniu w kółko tego modelu

dla chorób nieinfekcyjnych

oraz przewlekłych jak cukrzyca,
nadciśnienie tętnicze i choroby serca.

To działało, ale tylko częściowo.

Pokażę wam.

Gdyby chcieć policzyć

wszystkie reakcje chemiczne,

do jakich zdolny jest ludzki organizm,

większość powiedziałaby,
że jest ich blisko milion.

Przyjmijmy, że tak.

Teraz zapytajmy,

jaką ilość lub ułamek procesów,

potrafi namierzyć

farmakopea czyli chemia medyczna?

Ta liczba to 250.

Reszta to chemiczna ciemność.

Inaczej mówiąc, 0.025% wszystkich
reakcji chemicznych w organizmie

da się potraktować
mechanizmem zamka i klucza.

Myśląc o ludzkiej fizjologii

jako szerokiej sieci telefonicznej

obejmującej cały świat
z współdziałającymi węzłami,

to cała chemia medyczna pracuje

na jednym, małym obszarze,

na zewnętrznym obrzeżu tej sieci.

To tak jakby cała chemia farmaceutyczna

była tylko operatorem
w jednym mieście: Wichita w Kansas,

obsługującym 10 - 15 linii telefonicznych.

Co można zrobić z tą koncepcją?

A gdyby przerobić to podejście?

Bo okazuje się,
że świat naturalny podpowiada,

jak należy myśleć o chorobie

w zupełnie inny sposób,

odrębny od pojęć takich jak
schorzenie, lek, cel.

Świat naturalny jest zbudowany
hierarchicznie i rosnąco,

począwszy od samoregulującej się,

na wpół autonomicznej jednostki: komórki.

Komórki dają początek samoregulującym się,

pół-autonomicznym organom,

które łączą się tworząc człowieka,

żyjącego w częściowo samoregulujących się

i pół-autonomicznych środowiskach.

W tym rosnącym schemacie

fajne jest to,

że pozwala spojrzeć

na chorobę w inny sposób.

Weźmy na przykład nowotwór.

Od lat 50. desperacko próbowano

stosować model zamka
i klucza w leczeniu raka.

Próbowano zabijać komórki

różnymi rodzajami chemioterapii
czy nakierowanego leczenia.

Jak wiadomo, skutecznie,

na przykład w przypadku białaczki

oraz w niektórych typach raka piersi,

ale koncepcja w końcu
wyczerpała swoje możliwości.

Przez ostatnie 10 lat

zaczęto rozważać użycie
systemu odpornościowego,

pamiętając, że komórki rakowe
nie rozwijają się w próżni,

ale w ludzkim organizmie.

Czy można wykorzystać zdolność organizmu,

układu odpornościowego do walki z rakiem?

To podejście dało
najskuteczniejsze leki na raka.

Pozostaje jeszcze temat środowiska.

Nie uważamy, że rak zmienia środowisko,

ale podam przykład
dogłębnie rakotwórczego środowiska.

To więzienie.

Samotność, depresja, zamknięcie,

a do tego

zawinięty w biały papier

jeden z najpotężniejszych
znanych neurostymulantów, nikotyna,

czyli jedna z najszybciej
uzależniających substancji

co daje środowisko sprzyjające rakowi.

Są też środowiska anty-rakotwórcze.

Prowadzi się próby tworzenia otoczenia,

na przykład zmiany otoczenia
w przypadku raka piersi.

Staramy się zmienić środowisko
metaboliczne dla innych typów raka.

Weźmy inną chorobę, jak depresja.

Pracując na modelu

od lat 60. i 70.
próbujemy wyłączać molekuły,

działające między komórkami nerwowymi,

jak serotoninę, dopaminę,

i w ten sposób leczyć depresję.

To działało ale do czasu.

Teraz wiemy, że należałoby

zmienić fizjologię mózgu:

wymienić instalację, przemodelować.

Wiadomo na podstawie badań,

że właśnie tak działa psychoterapia,

a badanie za badaniem pokazuje,

że terapia wraz z lekami
jest znacznie efektywniejsza

niż któryś sposób stosowany osobno.

Czy bardziej stymulujące środowisko
mogłoby zmienić depresję?

Czy można zablokować sygnały,
które ją wywołują?

Poruszamy się w górę
hierarchicznego łańcucha.

Tak naprawdę chodzi tutaj

nie o medycynę lecz o metaforę.

Zamiast coś zabijać,

jak w przypadku przewlekłych
chorób degeneracyjnych,

niewydolności nerek, cukrzycy,
nadciśnienia czy choroby zwyrodnieniowej,

należy zmienić metaforę i coś wyhodować.

To jest chyba klucz

do zmiany podejścia do medycyny.

Pomysł zmiany, stworzenia,

zmiany percepcji przyszedł mi do głowy

w bardzo osobisty sposób
jakieś 10 lat temu.

Przez większość życia biegam.

W sobotni ranek poszedłem pobiegać.

Rano w zasadzie nie mogłem się ruszyć.

Prawe kolano było całe napuchnięte

i usłyszałem złowróżbny chrzęst
ścierających się kości.

Zaletą bycia lekarzem jest,
że można samemu sobie zlecić

badanie rezonansem magnetycznym.

Badanie w następnym tygodniu
wyglądało tak.

Łąkotka uległa całkowitemu rozdarciu,

a kość pękła.

Jeśli patrzycie na mnie ze współczuciem,

to powiem o paru faktach.

Gdyby zbadać każdego na tej widowni,

60% miałoby takie objawy

zwyrodnienia kości i chrząstki.

85% kobiet w wieku 70 lat

ma umiarkowane lub ostre
objawy zwyrodnienia chrząstek.

Od 50 do 60% mężczyzn na tej sali

też miałoby objawy.

Jest to częsta choroba.

Drugą zaletą bycia lekarzem

jest możliwość eksperymentowania
na własnych schorzeniach.

Kiedy zaczęliśmy 10 lat temu,

przenieśliśmy cały proces do laboratorium

i zaczęliśmy robić proste eksperymenty,

by mechanicznie naprawić zwyrodnienie.

Wstrzykiwaliśmy substancje chemiczne
w przestrzenie kolan zwierząt,

by odwrócić proces degeneracji chrząstki.

Mówiąc w skrócie, długi i bolesny proces

w końcu spełzł na niczym.

Nic się nie zmieniło.

Siedem lat temu w badaniach
wziął udział student z Australii.

Australijczycy mają fajny zwyczaj

patrzenia na wszystko do góry nogami.

(Śmiech)

Dan zasugerował:
"Może to nie problem chemiczny

ani związany z mechaniką.

Może sednem jest komórka macierzysta".

Były dwie hipotezy.

Po pierwsze istnieje tak zwana

mezenchymalna komórka
macierzysta szpiku kostnego,

która buduje cały szkielet kręgowców:

kości, chrząstki i części włókniste,

tak jak istnieją komórki macierzyste
krwi czy układu nerwowego.

Druga hipoteza zakłada, że degeneracja
lub dysfunkcja komórki macierzystej

powoduje bardzo częste schorzenie:
chrzęstno-kostne zwyrodnienie stawów.

Musieliśmy przemyśleć,
czy nie szukamy tabletki

zamiast szukać komórki.

Przestawiliśmy modele na szukanie

komórek macierzystych szpiku kostnego.

W skrócie powiem,

że pięć lat temu znaleźliśmy je.

Żyją w szkielecie.

To schemat, a zdjęcie jednej z nich.

Biała przestrzeń to kość,

a te czerwone kolumny
i żółte komórki powstały z jednej

mezenchymalnej komórki
macierzystej szpiku kostnego.

To kolumny chrząstki i kolumny kości
wyprodukowane z jednej komórki.

Te komórki są fascynujące.
Mają cztery właściwości.

Po pierwsze żyją tam, gdzie powinny:

tuż pod powierzchnią kości

oraz chrząstki.

W biologii istotna jest lokalizacja.

Przemieszczają się we właściwe miejsca
i budują kość i chrząstkę.

To pierwsza rzecz.

Teraz coś interesującego.

Można je pobrać ze szkieletu,

hodować na szalkach Petriego
w labolatorium

i aż się proszą, żeby budować chrząstkę.

Pamiętacie jak nie dało się
budować chrząstki za skarby świata?

Te komórki aż się proszą.

Budują wokół siebie
własne zwoje chrząstki.

Po trzecie, wśród napotkanych komórek

potrafią najsprawniej naprawiać złamania.

To mała, mysia kość, którą połamaliśmy

i daliśmy jej się samej leczyć.

Komórki macierzyste naprawiły ją:
na żółto - kość,

na biało - chrząstkę, prawie całkowicie.

Po oznaczeniu barwnikiem fluorescencyjnym

wyglądałyby jak nietypowy
rodzaj kleju komórkowego

nachodzącego na miejsce pęknięcia,

który go naprawia i kończy pracę.

Ostatnia cecha jest
najbardziej niepokojąca:

ich ilość zmniejsza się drastycznie,

10-, 50-krotnie w procesie starzenia.

Efektem była

zmiana naszej percepcji.

Wyruszyliśmy w poszukiwaniu pigułki,

a skończyliśmy na znalezieniu teorii.

W jakiś sposób

wróciliśmy do koncepcji:

komórki, organizmy, środowisko.

bo teraz myśleliśmy o szpikowej
komórce macierzystej,

o zapaleniu stawów
jako chorobie komórkowej.

Następne pytanie brzmiało, co z organami?

Czy można zbudować organ
poza organizmem człowieka?

Czy można wszczepić chrząstkę
w miejsce uszkodzenia?

Co jeszcze bardziej interesujące,

czy można iść wprost na szczyt
i tworzyć środowiska?

Ćwiczenia mogą zmienić kształt kości,

ale przecież nikt nie będzie ćwiczył.

Czy można sobie wyobrazić metody
biernego obciążania i odciążania kości,

tak by odtworzyć lub zregenerować
wyrodniejącą chrząstkę?

Być może bardziej
interesująca i ważniejsza

jest kwestia zastosowania
tego modelu szerzej, poza medycynę.

Nie chodzi o to, żeby coś zabić,

tylko żeby coś wyhodować.

To rodzi kolejne interesujące pytania

o sposób myślenia
o medycynie w przyszłości.

Czy komórka może zastąpić tabletkę?

Jak będziemy hodować te komórki?

Jak zatrzymać wzrost złośliwych komórek?

Słyszy się o problemie
niekontrolowanego wzrostu.

Czy można wszczepić "geny śmierci",

które zaprogramują śmierć komórki,
by powstrzymać ten rozrost?

Czy jest możliwa hodowla
narządu poza organizmem,

a potem wszczepienie?

Czy można zatrzymać choć
część procesu degeneracyjnego?

A gdyby organowi potrzebna była pamięć?

W przypadku chorób układu nerwowego
niektóre z narządów mają pamięć.

Czy da się wszczepić te wspomnienia?

Czy możemy przechowywać narządy?

Czy każdy organ ma być ulepszany
indywidualnie poza ciałem

i wkładany z powrotem?

Czy, co najbardziej zastanawiające,

lekarstwo może stać się środowiskiem?

Czy można opatentować środowisko?

W każdej kulturze

szamani używali środowiska jako lekarstwa.

Czy to będzie nasza przyszłość?

Zacząłem od modeli
i dużo o nich powiedziałem.

Zakończę przemyśleniami
o budowaniu modeli.

Tym się zajmują naukowcy.

Kiedy architekt buduje model,

stara się przedstawić świat w miniaturze.

Naukowiec go buduje,

by pokazać świat w metaforze.

Próbuje stworzyć nowy sposób spojrzenia.

Architekt zmienia skalę,
naukowiec percepcję.

Antybiotyki tak dogłębnie zmieniły
sposób myślenia lekach,

że przekoloryzowały
i skutecznie zniekształciły

podejście do medycyny ostatnich 100 lat.

Potrzebujemy nowych modeli na przyszłość.

Na tym polega problem.

Często się zakłada,

że nie udało nam się skutecznie wpłynąć

na leczenie chorób,

bo brak nam dostatecznie silnych leków.

Jest to po części prawda.

Ale chyba prawdziwym powodem jest

brak wystarczająco skutecznych
sposobów myślenia o lekach.

Wspaniale byłoby mieć nowe leki.

Naprawdę chodzi jednak chyba
o trzy nienamacalne M:

mechanizmy, modele i metafory.

Dziękuję.

(Brawa)

Chris Anderson: Bardzo
podoba mi się ta metafora.

Jak to się łączy?

W świecie techniki wciąż się mówi

o personalizacji medycyny,

że wszyscy mamy swoją bazę danych,
a opieka medyczna w przyszłości

będzie dostosowana
do genomu i obecnego stanu.

Czy można to odnieść do twojego modelu?

Siddhartha Mukherjee:
Bardzo interesujące pytanie.

Jak dotąd podchodzimy
do personalizacji medycyny

w kontekście genomiki,

bo gen to taka silna metafora,
żeby znów użyć tego słowa,

w dzisiejszej medycynie,

że oczekujemy od genomu,
że będzie napędzać ten proces.

Ale genom to tylko

początek długiego łańcucha bytów,

którego początkiem jest komórka.

Jeśli zaoferujemy taką medycynę,

należy rozważyć personalizację
terapii komórkowych

oraz całych organów czy organizmów,

a wreszcie terapie
całościowe dla środowisk.

Na każdym etapie...

Istnieje metafora "żółwie aż do końca".

Tu będzie to coraz szersza personalizacja.

CA: Kiedy mówisz,
że w lekarstwem może być komórka,

a nie o tabletka,

mówisz też o własnych komórkach.

SM: Oczywiście.

CA: Komórki macierzyste
ze zwykłych komórek,

testowane z różnymi lekami i spreparowane.

SM: Nawet na pewno. Tym się zajmujemy.

Właśnie powoli przechodzimy,

nie od genomiki,
ale do wykorzystania genomiki

w złożonych, wpół autonomicznych
i samoregulujących się systemach

jak komórki, narządy, środowiska.

CA: Dziękuję bardzo.

SM: Cała przyjemność po mojej stronie.

(Brawa)