Portugalczycy z Madery tworzą awatara szpiku kostnego, który może zrewolucjonizować leczenie białaczki. Pomysł narodził się na Uniwersytecie w Porto, pomysłodawcy otworzyli firmę MYLeukaemia, która została uhonorowana dwiema nagrodami za innowacyjność przyznanymi przez UE.
Białaczka, rodzaj raka krwi, zabiła ponad 311 tys. osób na całym świecie w 2020 roku, z ponad 474 tys. nowych przypadków, co stanowi około 2,5% przypadków raka i 3,1% zgonów z powodu raka na całym świecie, zgodnie z najnowszym globalnym badaniem choroby (Disease Burden, Risk Factors, and Trends of Leukaemia: A Global Analysis, Frontiers in Oncology, 2022).
Leczenie białaczki ewoluowało w ostatnich kilkudziesięciu latach wraz z wprowadzeniem przeszczepów szpiku kostnego. Pierwszy udany przeszczep miał miejsce w 1956 roku, a pierwszy w Portugalii przeprowadzono w 1987 roku.
Pięcioletni wskaźnik przeżycia w przypadku niektórych rodzajów białaczki podwoił się, z 34% w latach 1975-1977 do 70% w latach 2014-2020 w USA_(źródło: Blood Cancer United_). Przeszczep szpiku kostnego lub komórek macierzystych uzupełnił to, co pozostaje głównym wektorem leczenia choroby: chemioterapię.
W tym kontekście grupa naukowców zi3S, Instytutu Badań i Innowacji w dziedzinie Zdrowia Uniwersytetu w Porto, wybrała priorytetowy cel: ostrą białaczkę szpikową (AML), jedną z najczęstszych ostrych białaczek u dorosłych i jedną z najbardziej agresywnych. AML nie jest "pojedynczą" chorobą, ponieważ ma wiele podtypów i profili molekularnych, z bardzo różnymi odpowiedziami na dostępne terapie. Dlatego też, pomimo postępów, wyniki nadal są trudne: wskaźnik pięcioletniego przeżycia wynosi średnio około 25-30% i znacznie spada wraz z wiekiem.
Ale pacjenci to nie liczby. Oprócz diagnozy, każda osoba ma swój własny kontekst kliniczny i biologiczny: wiek, choroby współistniejące, historię leczenia i unikalne cechy biologiczne choroby, które mogą całkowicie zdeterminować sposób, w jaki reagują na leczenie. Dlatego pomimo wszystkich postępów poczynionych w walce z chorobą pozostaje jedno pytanie: jak dostosować terapię do każdego pacjenta, jak stworzyć ramy terapeutyczne dostosowane do potrzeb każdej osoby, które odpowiadają na jej potrzeby biologiczne?
Awatar szpiku kostnego
Odpowiedzią może być innowacyjny model stworzony przez tę grupę. Pomysł został opracowany przez głównego badacza Hugo Cairesa, specjalistę ds. transferu technologii Hugo Prazeresa i farmaceutkę Dianę Sousę w ramach badań prowadzonych na Uniwersytecie w Porto, projektu eksploracyjnego finansowanego przez Fundację Nauki i Technologii (FCT).
"Pomysł polegał na uświadomieniu sobie, że musimy stworzyć bardziej realistyczne modele, aby zrozumieć, co dzieje się u pacjentów z ostrą białaczką szpikową, aby zrozumieć, dlaczego po terapii wielu z tych pacjentów ma nawroty choroby. Około połowy pacjentów, którzy uzyskują remisję po pierwszej linii chemioterapii indukcyjnej/ konsolidacyjnej, nawraca po roku i musieliśmy zrozumieć, dlaczego tak się dzieje" - wyjaśnia w rozmowie z Euronews dyrektor generalny MYLeukaemiaHugo Caires.
Z projektu uniwersyteckiego pomysł ewoluował w stworzenie firmy, która ma na celu zdobycie renomy w dziedzinie terapii białaczki: MyLeukaemia jest wciąż w fazie formacyjnej, ale niedawno zdobyła dwie nagrody w EIT Innovation Awards, corocznych nagrodach Europejskiego Instytutu Innowacji i Technologii (EIT), instytucji UE z siedzibą w Budapeszcie, która wspiera europejskie startupy. Projekt wygrał w kategorii "Zdrowie", a także w kategorii "Nagroda specjalna dla regionów najbardziej oddalonych", ponieważ jest realizowany na Maderze. Nagrody przyznano również dwóm innym portugalskim startupom, ProSpec w kategorii "Surowce" i SmartRoads w kategorii "Inteligentne miasta i mobilność".
Na Maderze, skąd pochodzą Hugo Caires i Diana Sousa, grupa chce mieć swoją bazę i zacząć pracę, rozpoczynając już dialog z różnymi regionalnymi podmiotami rządowymi oraz ze służbą hematologiczną SESARAM (Służba Zdrowia Autonomicznego Regionu Madery), z myślą o przyszłej współpracy.
Będziemy jednak musieli poczekać kilka lat, zanim technologia ta przyniesie rzeczywiste korzyści pacjentom, ponieważ będzie ona musiała przejść przez wyczerpującą fazę testów.
"Medycyna i innowacje muszą być bezpieczne" - mówi Hugo Caires, więc planowanych jest kilka faz testów.
"Po pierwsze, musimy przeprowadzić badanie pilotażowe, zwykle obserwacyjne, aby ustalić zdolność nowej technologii [organ-on-a-chip] do przewidywania, którzy pacjenci nie zareagują na standardową terapię w pierwszej kolejności. W tym przypadku mówimy o 20-30 pacjentach. To proces, który może potrwać rok" - dodaje.
"Następnie istnieje cały bardzo dobrze uregulowany i opisany proces, bardzo dobrze zwalidowany, walidacji przez organizacje krajowe i agencje europejskie, tak zwane jednostki notyfikujące, które będą nadzorować działanie technologii w zastosowaniach klinicznych. Dopiero po tej walidacji w badaniach wieloośrodkowych, z udziałem ponad 100 lub 150 pacjentów, możemy przejść do kolejnej fazy" - mówi Caires.
Jeśli chodzi o terminy, jego zdaniem mówimy o trzech latach żmudnych badań, we współpracy z klinicystami, z dużymi inwestycjami, aby doprowadzić projekt do pomyślnego zakończenia. "I dopiero wtedy, jeśli właściwe organy wydadzą pozytywną opinię, przyznawana jest tak zwana walidacja CE-IVD [diagnostyka in vitro], a technologia może zostać skomercjalizowana do diagnostyki in vitro i stać się dostępna dla hematologów, a tym samym dla pacjentów z nowotworami hematologicznymi" - podsumowuje.
Z czego składa się awatar?
"Awatar" MYLeukaemia to model szpiku kostnego typu organ-on-a-chip, który umożliwia testowanie w laboratorium, w jaki sposób komórki białaczki reagują na różne terapie, funkcjonalne podejście do onkologii precyzyjnej zaprojektowane w celu wspierania decyzji terapeutycznych w przyszłości.
W tej fazie rozwoju zespół pracował z liniami pierwotnymi i ludzkimi białaczkowymi liniami komórkowymi, czyli komórkami pochodzącymi od pacjentów i obecnie sprzedawanymi lub udostępnianymi przez biobanki, co jest powszechną praktyką w badaniach nad optymalizacją prototypu i walidacją modelu przed przejściem do próbek klinicznych.
Z tych ludzkich komórek zbudowano model, który replikuje szpik kostny, który wszyscy dzielimy.
"Jest to chip wielkości monety euro, w którym tworzymy mikrośrodowisko bardzo podobne do tego, co dzieje się w ludzkim szpiku kostnym, który ma zewnętrzną część kostną i galaretowaty składnik w środku z bardzo unaczynioną siecią. W ten sposób byliśmy w stanie naśladować w laboratorium to, co dzieje się w ciele pacjenta" - wyjaśnia Hugo Caires.
Ten rodzaj modelu pomógł również w badaniu interakcji komórek białaczkowych z ich "schronieniem" w szpiku kostnym, w tym mechanizmów związanych z unikaniem chemioterapii i ryzykiem nawrotu choroby.
Następnym krokiem jest stopniowa personalizacja awatara, integracja własnych komórek białaczkowych pacjenta z mikrośrodowiskiem stworzonym na chipie i testowanie różnych schematów terapeutycznych już stosowanych w praktyce klinicznej, w celu wygenerowania funkcjonalnych dowodów, które mogą w odpowiednim czasie poinformować klinicystę. "Obecnie wiele decyzji podejmowanych jest zgodnie z protokołami, ponieważ brakuje szybkich narzędzi funkcjonalnych, które pomogłyby przewidzieć, która opcja terapeutyczna jest najlepsza dla każdej osoby, zanim faktycznie zostanie podana pacjentowi" - dodaje szef MYLeukaemia.
Firma chce nawiązać kontakty z oddziałami hematologii i równolegle testować próbki kliniczne pacjentów, umieszczając je w kontakcie z urządzeniem, aby działały jak awatary ludzkiego szpiku kostnego i dawały fizjologiczną odpowiedź na to, czego można się spodziewać po podaniu terapii pacjentowi. Badania pilotażowe powinny być zasadniczo prowadzone na Maderze, a następnie obejmować szpitale na północy kraju, samą firmę i3S, a także Instytut Patologii i Immunologii Molekularnej Uniwersytetu w Porto (IPATIMUP).
Czy ten pomysł może zrewolucjonizować leczenie?
Hugo Caires woli nie obiecywać rewolucji, dopóki nie uzyska wyników badania pilotażowego, ale wierzy, że jego pomysł pozwoli klinicystom na bardziej inteligentne wykorzystanie dostępnych obecnie terapii. Będzie to przydatne narzędzie w walce z bardzo potężnym przeciwnikiem: bardzo agresywną i trudną do leczenia chorobą, taką jak ostra białaczka szpikowa. A to jeden z najczęstszych rodzajów białaczki, który w rzeczywistości dzieli się na ponad 11 różnych chorób z powodu różnych mutacji, które powodują powstanie odrębnych jednostek klinicznych o dużej heterogeniczności w odpowiedzi terapeutycznej na standardową terapię.
Pomysł polega na "poprawie wyników klinicznych tych pacjentów, które są dość słabe, poprzez przypisanie właściwej terapii konkretnemu pacjentowi na podstawie wcześniejszej funkcjonalnej diagnozy medycyny precyzyjnej w komórkach białaczkowych pacjenta", jak mówi badacz.
Chociaż nagroda w wysokości 10 tys. euro jest mile widziana, nie wystarcza na sfinansowanie badań, ale jest dobrą pomocą w założeniu firmy, przyznaje dyrektor generalny. Bardziej niż wartość pieniężna, ważne było otrzymanie nagrody za uznanie wielkiego potencjału na poziomie europejskim, co daje MYLeukaemia więcej argumentów do uzyskania finansowania z instytucji europejskich.
"Wierzę, że MYLeukaemia będzie dominować za kilka lat, gdy zostanie zatwierdzona, ale jest to długi proces, nad którym pracujemy każdego dnia" - mówi Caires.
"Gdzie widzi pan firmę za dziesięć lat?" - pytamy pzedstawiciela MYLeukaemie.
"Zamierzamy teraz utworzyć firmę, inkubować ją w Startup Madeira i, jeśli wszystko pójdzie dobrze, po zakończeniu badań klinicznych, mamy nadzieję wyeksportować koncepcję z Portugalii do reszty Unii Europejskiej i stać się firmą wzorcową w zakresie spersonalizowanych metod leczenia białaczki i innych nowotworów krwi na poziomie europejskim" - mówi.
Jeśli chodzi o nagrodę, Hugo Caires uważa, że jest ona dowodem na to, że nawet przy mniejszym finansowaniu Portugalia może konkurować z innymi krajami Unii Europejskiej, jeśli chodzi o innowacje technologiczne, ponieważ portugalskie firmy otrzymały cztery z dziewięciu nagród przyznanych przez EIT, z których dwie trafiły do MYLeukaemia.
"Oznacza to, że Portugalia jest w stanie prowadzić naukę na wysokim poziomie, Deep Tech z ogromnym potencjałem, a teraz musimy znaleźć instrumenty finansowe, aby te portugalskie start-upy mogły pokonać tak zwaną "dolinę śmierci" finansowania" - podsumowuje.