Vítejte****Kosmické Léky - Imunoterapie z Vesmíru****Mozek jako zbraň****Ošetřovatelství - věda o lidských potřebách a kosmonautika****ANGIEX-Na palubě ISS se vyvíjejí léky proti rakovině****Jak ve vesmíru zvážit astronauta?****Kosmonautix: Cislunární medicína****Plíce se ve vesmíru hojí pomaleji****Mezi životem a smrtí ****Vliv mikrogravitace na strukturu mozku****Přeji příjemné čtení :-)

Sunday, October 28, 2018

KOSMICKÉ LÉKY - IMUNOTERAPIE Z VESMÍRU

Mnoho protirakovinných léků, jako je například imunoterapeutikum Keytruda od firmy Merck, jsou roztoky naředěných velkých molekul monoklonálních protilátek ve fyziologickém roztoku, které musí být podávány intravenózně v pomalé infuzi mnoho hodin v nemocnici. Nicméně farmaceutické společnosti, jako je např. společnost Merck, hledají způsoby, jakými by bylo možné léky vyrábět, jako vysoce koncentrované krystalické suspenze, které je možno podat jednoduše ve formě podkožní (subkutánní) injekce, a to během jedné návštěvy lékaře. Tým výzkumníků farmaceutické společnosti Merck využívá prostředí mikrogravitace na palubě Mezinárodní kosmické stanice, k vývoji takových forem léků, které se budou pacientům snadno podávat. 

Komerční starty pro medicínu...
Výzkum se začal prakticky realizovat v únoru 2017, kdy k ISS odstartovala nákladní kosmická loď Dragon SpaceX CRS-10. Záměrem vědců je vyvinout technologii, která umožní růst vysoce uspořádaných krystalických struktur terapeutické monoklonální protilátky Keytruda®. Vědecký tým se zaměřuje nejen na zlepšení možností v oblasti způsobu podávání léků, ale také na nové možnosti procesu čištění léků, zlepšování jejich stability v případě skladování.

Na palubě ISS je také prováděno mnoho experimentů, které jsou zaměřeny na problematiku krystalizace proteinů a chemické struktury (designu) léků. Monoklonální protilátky mají jednu negativní vlastnost a tou je jejich špatná rozpustnost. U vysoce koncentrovaných léků, jako je právě Keytruda to je problém. Kdyby bylo možné vyrábět vysoce kvalitní krystalické suspenze monoklonálních protilátek, umožnilo by to farmaceutickým firmám, jako je Merck, změnit způsob aplikace léku z intravenózního, tedy infuzního podání, na podání injekční. To by významě přispělo ke zlepšení kvality života pacientů. Takový způsob podání by jednak šetřil čas, a také by snižoval náklady na léčbu.

Od raketoplánů k ISS...
Foto: NASA/CASIS
Tento výzkum navazuje na experimenty z éry raketoplánů, kdy vědci ze společnosti Merck na oběžné dráze pracovali na přípravě krystalické suspenze interferomu alfa. Poznatky, získané na palubě raketoplánu později vědci uplatnili při vývoji nového typu monoklonálních protilátek. Monoklonální protilátky tvoří většinu léků, určených pro tzv. biologickou léčbu. Bohužel, krystalizace těchto látek v běžných podmínkách na Zemi je velice obtížná. To je také důvod, proč pro zefektivnění výzkumu, společnost Merck spolupracuje s NASA a realizuje své experimenty na palubě ISS. Minimalizace vlivu gravitace má za následek, vznik vysoce kvalitních krystalů, které jsou více uspořádané. Vědci společnosti Merck doufají, že krystalizací terapeutických monoklonálních protilátek na palubě ISS, získají více poznatků o klíčových proměnných ovlivňujících růst krystalů, které by pak mohly být aplikovány při výrobě těchto protilátek na Zemi. 

Výzkum na ISS snižuje náklady na vývoj léků...
Produkce vysoce kvalitních krystalických suspenzí monoklonálních protilátek umožní vytvořit formu léku, který bude možné podávat injekčně (a nebude nutné zatěžující intravenózní podávání), ba co více, výzkum na palubě ISS by mohl vést také k lepší čistotě léku a také ke zlepšení možností jeho skladování. Většina monoklonálních protilátek má dnes velmi omezenou dobu trvanlivosti. Jejich další nevýhodou je, že musí být skladovány v chladu většinou ve velkých chladících boxech. Snahou vědců, které má napomoci právě vývoj, který je realizován na palubě ISS, je vyvinout léčiva, která budou stabilní i při pokojové teplotě a budou mít delší expirační dobu. To všechno pak samozřejmě vede k výraznému snížení nákladů na léčbu. 
Protein Crystalisation Facility, Foto: NASA/CASIS
V současné době jsou monoklonální protilátky produkovány za použití fermentace buněčné kultury, následované několika kroky k čištění a izolaci účinné složky z fermentační půdy metodou nazývanou chromatografie. Tento proces čištění je účinný, ale je také velmi časově náročný a nákladný. Merck se pokouší celý proces zkrátit tím, že k čištění bude docházet již při samotné izolaci účinné látky z fermentační půdy, to by pak samozřejmě celý proces zkrátilo a zlevnilo.

Z vesmíru na Zemi...

V rámci mise SpaceX-10 byly na ISS dopraveny vzorky monoklonálních protilátek v různých fázích čistoty, a to včetně velmi surových vzorků. Cílem bylo zjistit, jaké úrovně čistoty a krystalizace je možné dosáhnout. V současné době tým firmy Merck analyzuje výsledky. Mkroskopicky se hodnotí velikost a distribuce částic a porovnává se to s identickými vzorky, připravovanými na Zemi. Ukázalo se, že vzorky, vykrystalizované v mikrogravitaci, jsou oproti vzorkům, připraveným na Zemi, vysoce uspořádané a jednotlivé vzorky jsou podobné vzorkům interferonu alfa z experimentů, které vědci již dříve realizovali na palubě raketoplánů.

Pro analýzu vzorků vědci používají metody tzv. "biofyzikální charakterizace". Nejprve se pokouší připravit co nejkvalitnější krystaly ve vesmíru.  Pokud se podaří dosáhnout požadovaných parametrů, hodnotí se charakteristika látky a na základě které se vědci snaží připravit postup pro výrobu na Zemi. Na palubě Mezinárodní kosmické stanice se celý proces vývoje urychlí a zlevní.

Výzkumný program U.S. National Laboratory na palubě ISS znamená nové možnosti pro vývoj jak nových léků proti rakovině, tak i nových léků proti autoimunitním onemocněním. Výzkum realizovaný v rámci pilotovaných kosmických misí tak znamená novou šanci na přežití a zlepšení kvality života mnoha lidem, trpícím závažnými onemocněními. A za to všechno to úsilí rozhodně stojí.  

Zdroj: https://upward.iss-casis.org/millions-of-crystals-at-a-time/