Upload
dangkhuong
View
218
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
3
Mi a Transzlációs Medicina?
Mario Sznol, a Journal of Translational Medicine szerkesztői bizottsági tagja szerint a Transzlációs Medicina magába foglalja:
Az alapkutatások humán terápiákban alkalmazható hatásvizsgálatát
humán betegségek biológiai vizsgálatát, és
új fejlesztéseket a humán betegségek kezelésében
olyan nem numán, vagy nem klinikai vizsgálatokat, amelyek várhatóan az alapját képezik új klinikai alkalmazásoknak
a gyógyszerfejlesztés klinikai 1-3 fázisában lévő kísérleteket.
A Transzlációs Medicina egyfajta hidat alkot az alapkutatások és a klinikai alkalmazások között.
4
Régi bor új palackban?
Az 1890-es években azért alapították a John Hopkins Kórházat az USA-ban, hogy megerősítse az alapkutatások és a klinikai gyakorlat közötti kapcsolatot. A John Hopkins Orvosi Egyetem eredményeivel méltán tette világszinten vezető orvosi kutató várossá Baltimore-t a századfordulón.
A XX. század orvosi történetében is számtalanszor bebizonyosodott, hogy az alapkutatások elméleti eredményeiből aztán klinikai kísérlet lett, majd az így kapott tudást képesek voltunk átfordítani orvosi gyakorlattá.
Akkor minek nekünk a Transzlációs Medicina?
Az utóbbi két évtizedben hatalmas mennyiségű molekuláris biológiai és sejtbiológiai adatot, tudást halmoztunk fel, ami ennek ellenére nem került át a klinikai gyakorlatba.
A klinikusok éppen ezért joggal várják el, hogy minél több molekuláris biológiai, genomikai és posztgenomikai eredmény váljon használhatóvá a mindennapi orvosi gyakorlatban.
http://www.corporeality.net/museion/2006/12/10/history-of-translational-medicine/
5
Egyéb elnevezések…
translational research- transzlációs kutatás
evidenced based research -
Bizonyíték alapú kutatás
disease-targeted medicine – betegség célzott orvoslás
.„From bench to bedside medicine”
from bench: laboratóriumi kutatások, preklinikai kutatások, gyógyszerfejlesztés
to bedside: alkalmazás a klinikai gyakorlatban, a háziorvosi kezelésben
7
Transzlációs Orvoslás
az oktatásban
Az EU, USA és más országok egyre több vezető orvosi egyetemén indítanak Translational Medicine MsC szakot
A képzésbe kifejezett a molekuláris biológiai, sejtbiológiai, genomikai tárgyakra és a klinikai, gyógyszerészeti tárgyak összekapcsolására fókuszálnak
A végzetteknek a gyógyszerfejlesztés és a klinikum területén lesz lehetőségük elhelyezkedni.
10
0
10
20
30
40
50
60 K+F+I költség Törzskönyvezett új gyógyszerek
Mrd USD
Az originális gyógyszerfejlesztés helyzete
költség
Új törzskönyvezett gyógyszer /év
www.richter.hu évek
11
Egy USA-ból származó adatsor tükrében 25000-50000 szűrt molekulából mindössze
1250 kerül preklinikai (toxikológiai) vizsgálatra,
25 gyógyszerjelölt vesz részt klinikai kipróbálásban,
5 készítmény kerül törzskönyvezésre és
1 lesz profittermelő
http://drugcent.com/projects000
12
Fázis I. II. III. IV.
időtartam 1 év 2 év 3-4 év folyamatos
10-30
egészséges
önkéntes
100- 300 Önkéntes beteg
1000-3000
Önkéntes
beteg
Betegek
Cél
-biztonságosság
-dózis beállítás
emberben
- hatékonyság -mellékhatások
(rövid
távon)
-hatékonyság
- mellékhatások
-monitoring,
hosszútávú
mellékhatá
svizsgálat
Gyógyszerfejlesztés fázisai
0. fázis
8-10 év
Sejtkultúrák,
állatmodellek
Gyógyszerjelöltek
keresése,
Toxicitási vizsgálatok
Specificitás,
szenzitivitás
Preklinikai fázis Klinikai fázis
www.
Törzskönyvezés, Piacra dobás
15
Hogyan lehetne lerövidíteni a
hosszú ideig tartó preklinikai fázist?
Informatika: in silico modellek
jobb in vitro és in vivo modellek
Új biomarkerek találása, fejlesztése
Molekulárisan célzott kutatás
17
A WHO kimutatás szerint 10 betegből 1 az egészségügyi ellátás során veszélyeztetve van a fejlődő országokban
A WHO kimutatása szerint az utólagos kórházi ellátás, a perköltségek, a kórházi fertőzések, az így kiesett bevételek egyes országokban 6 -29 Mrd $ tesznek ki.
Az kórházi szakvélemények és diagnózisok 15%-a téves, vagy rossz volt.
(Harvard Business Review, April, 2010).
www.ibm.com
18
„Keminformatika” és medicina
CADD (Computer-assisted drug design)
CML
Non CML
Az első pusztán számítógépes tervezéssel (CADD)
létrehozott gyógyszer az imitanib volt, ami egy
tyrozin-kináz receptort gátló szer. A Philadelphia
kromoszómával rendelkező leukémiában
(krónikus myeloid leikémia CML) sikeresen alkal-
mazták a szert. A bcr-abl fúziós protein szubszt-
rátjának kompetitív gátlásával fejti ki hatását úgy,
hogy ellentétben a korábbi kemoterápiás szerekkel
nem általánosan a gyorsan osztódó sejtekre hat,
hanem szelektíven csak a rákos sejtekre.
90 %-al nőtt a túlélés az imitanibbal kezelt betegeknél.
20
Prokarióta sejtek: E. coli, Salmonella t., etc.
Eukarióta sejtek:
élesztő: két hibrid rendszer
sejtkultúrák: Nem emlős: rovar, madár
emlős: egér, patkány, hörcsög, majom, human (tumor pl. HeLa)
Eukarióták:
csirke
egér
patkány
hörcsög
tengeri malac
kutya
majom
Milyen modelleket használhatunk a
preklinikai fázisban?
21
Állati modelleket használunk
emberi betegségek kezelésére! http://www.informatics.jax.org/
http://www.informatics.jax.org/
22
Előfordulnak hibák is…
Publikációs nyomás (nagy pályázatok, karrier)
Hibás kísérleti tervezés: random és vak minták hiánya
Hibás következtetés: a korreláció nem ok-okozati viszony
Az állati sejtkultúra és a humán sejtkultúra nem azonos
Az egér modell nem azonos az emberi szervezettel
Michael Benatar Lost in translation: Treatment trials in the SOD1 mouse and in human ALS
Neurobiology of Disease Volume 26, Issue 1, April 2007, Pages 1-13
23
Példák
I. Transzporterek hatása
Gyógyszervizsgálat a preklinikai fázisban
II. Molekuláris idegsebészet
III. Biomarkerek
IV. A jövő
24
MDRO= multi drug resistance
organism
R. Sasikala, et al. : Surveillance on Multi Drug Resistant Organism (MDRO) associated with Diabetic Foot Ulcers in Pondicherry .
The Internet Journal of Microbiology. 2008 Volume 5 Number 1
Resistence pattern A fejlődő országokban a
cukorbetegek
esetében 20%-os a
az ún. diabeteses láb-
fertőzések aránya.
Egy vizsgálatban az
546 beteg 85%-a
patogén mikrorganizmus-
októl kapott fertőzését
leginkább a Staphylococ-
cus aureus speciális
törzse okozta.
Mindegyik izolátum multi
drog rezisztens volt.
Hogy lehet ez?
25
ABC Transporterek
Nukleotidkötő domainnel rendelkező aktív transzporter transzmembrán proteinek,
ősi fehérje család
Bakteriális transzporterek feladata:
-Import
-Export
Eukarióta transzporterek feladata:
-Export (metabolitok, lipidek, xenobiotics, stb.)
ABC= ATP Binding Casette
26
A humán ABC transzporter fehérjecsaládnak
49 képviselője ismert
http://nutrigene.4t.com/humanabc.htm
ABC alcsaládok
Tagok Funkció Mutációk okozta
betegségek
A
a legnagyobb transzporterek ide
tartoznak (>2100 aminosav), öt
közülük a 17q24 kromoszómán egy
génkluszterben
A koleszterin és vérzsír szállításáért felelős többek között. A fő
szabályozója a sejtek koleszterin és foszfolipid homeosztázisának
pl. Tangier-szindróma
(TD) (atherosclerosis,
low HDL level)
B (MDR/
TAP) 4 fél, 7 egész transzporter
a vér-agy gátban,a májban, a mitokondriumokban vannak, pl. epét,
fehérjéket transzportálnak
pl. progressive
familial intrahepatic
cholestases (PFIC-2)
C 12 egész transzporter ionok transzportja, sejtfelszíni receptorok, toxinok szekréciója, a CFTR
protein is ide tartozik, aminek hibája cisztás fibrózist okoz
pl. Cystic Fibrosis
(CF),
hyperbilirubinaemia
D 4 fél transzporter Peroxiszómákban aktívak
pl.
adrenoleukodystrophy
, demyelinizáló
neuronális betegség
E and F 1 ABCE és 3 ABCF nem transzportálnak, de van ATP-kötő helyük, nincs transzmembrán
domainjük. Fehérjeszintézisben játszanak szerepet
G 6 féltranszporter lipidek, gyógyszerszármazékok, epe, koleszterin, és más szteroidok
transzportálása.
pl. Sitosterolemia
(atheroschlerosis)
30
Multi Drug Resistence (MDR)
ABC transporters in cancer: more than just drug efflux pumps
Jamie I. Fletcher et al. Nature Reviews Cancer 10, 147-156 (February 2010)
A baktériumokban ismert gyógyszer-
rezisztencia rákos sejtekben is meg-
figyelhető.
A kemoterápiás kezelés során gyakran
okoznak gyógyszer rezisztenciát az ABC
transzporterek alábbi tagjai:
-MDR1 (ABCB1), vagy P-Glycoprotein
-MRP1 (ABCC1)
-ABCG2 (BCRP Breast Cancer Resistance Protein)
Megnövelt
efflux
Megnövelt
transzporter
szint
Megnövelt
transzporter
génexpresszió
Megnövelt
efflux
Megnövelt
transzporter
szint
Megnövelt
transzporter
génexpresszió
31
Rovar (Sf9) in vitro esszé
A. P a l et al. In vitro methods suitable for the prediction of drug and ABC transporter, especially ABCG2 interactions Acta
Pharmaceutica Hungarica 77. 205-216. 2007
Kontroll
ABC inhibítor nélkül
ABC Inhibítorral együtt
Kifordított membrán:
„Inside-out”
…és sejtkultúrája
ABC transzportereket fejez ki
Egy bagolylepke (Spodoptera frugiperda)
hernyó…
A Pi felszabadulás a pumpa
aktivitással egyenesen arányos
amivel tesztelni lehet a gyógyszerfejlesztés korai fázisában,
az ABC transzporterekkel való interakciót.
32
Az in vitro és in vivo bioesszé segítségével
megjósolhatjuk egy gyógyszerjelölt molekula
átjutását epithélsejteken
Szöveti gátak a gyógyszerek számára: Végy-agy gát
Máj epithél
Intestinalális epithél
Vese epithél
http://www.solvobiotech.com
agyi kapilláris endothél sejt
lumen
Tight-junction
vér
apikális mmb, vér
basolaterális mmb, agy
enterocyta
Lehetséges-e minden vírus ellen gyógyszert
adni?
33
PK-R APAF-1, FADD
dsRNA felismerő domén Apoptosis indukáló
domén
„vándorló”
domén
DRACO (Double-stranded RNA Activated Caspase Oligomer)
Todd H. Rider, Christina E. Zook, Tara L. Boettcher, Scott T. Wick, Jennifer S. Pancoast, Benjamin D. Zusman. Broad-Spectrum Antiviral Therapeutics. PLoS ONE, 2011; 6 (7)
Normál sejt A fertőzött sejt
szelektíven apoptotizál
34 Todd H. Rider, Christina E. Zook, Tara L. Boettcher, Scott T. Wick, Jennifer S. Pancoast, Benjamin D. Zusman. Broad-Spectrum Antiviral Therapeutics. PLoS ONE, 2011; 6 (7): e22572
14 nappal a fertőzés után a sejtéletképesség visszaállt: Csaknem a 95%-a a sejteknek regenerálódott
36
„molekuláris idegsebészet” egy új módszer a végstádiumos rákbetegek fájdalommegszüntetésére
TRPV1 zárva
Capsaicin
Hő,
Capsaicin
RTX
Euphorbia sp.
Resiniferatoxin (RTX)
TRPV1 nyitva
37
Karai L, Olah Z,et al. J CLIN INVEST 113: 1344-1352 (2004)
Deletion of vanilloid receptor 1-expressing primary afferent neurons for pain control
##### ###
RTX kezelt kontroll
A resiniferatoxin (RTX) egy természetben előforduló ún. vanilloid receptor analóg. Ez a receptor csak a fájdalomérző
idegvégződéseken fejeződik ki. A RTX kapcsolódása kinyitja ezt a Ca-ioncsatornát, a tartósan megemelkedett intracelluláris
Ca-szint toxikus a sejtek számára. Így specifikusan, csak a fájdalomérző receptorral rendelkező perifériás idegeket lehet eliminálni,
ami a morfinokra nem reagáló betegek esetén hathatós fájdalomcsillapító megoldást jelent.
39
biomarkerek
A biomarkerek olyan biológiai molekulák (fehérje, DNS, RNS, lipid, stb.),
amelyek a vérben, más szövetekben, tumorsejtekben találhatóak, vagy képesek
indikálni kóros/nem kóros folyamatokat, állapotokat, vagy betegségeket
A csoportosítás igen sokrétű, ezek közül a molekuláris biomarkerek típusai:
Diagnosztikai biomarker (pl. cardial troponin a myocardial infarktusé)
staging biomarker (pl. agyi natriuretikus peptid a veleszületett szívbetegségeké)
Prognosztikus biomarker: kezeletlen páciensben a betegséglefolyást, túlélést,
kiújulást indikál
Prediktív biomarker:kezelt betegek alcsoportjában indikálja a terápiára adott
válaszkészséget (KRAS mutáció az a-EGFR terápiában)
http://www.personalizingmedicine.ca
40
Farmakogenomikai Biomarkerek
a szer ↓
Terápiás
terület
↓ Biomarker ↓ Tájékoztatás és útmutató↓
Aripiprazole4 Pszichiátria CYP2D6 klinikai Pharmacologia
Cetuximab (1)14 Oncologia EGFR Adagolás, klinikai farmakologia, kezelés
Cetuximab (2)15 Oncologia KRAS Adagolás, klinikai farmakologia, kezelés
Imatinib (2)35 Oncologia
Philadelphia
chromosome Indikáció és használat,óvintézkedés, tanácsadás
Metoprolol44 Cardiovascular CYP2D6 figyelmeztetés, klinikai Pharmacologia
Nilotinib (1)46 Oncology
Philadelphia
chromosome Indikáció és használat,
Rabeprazole54
Gastroenterolo
gy CYP2C19 interakció, klinikai Pharmacologia
Rasburicase55 Oncology G6PD Boxed Warning, Contraindications
Rifampin, Isoniazid, and
Pyrazinamide56 Antiinfectives NAT1; NAT2 mellékhatás, klinikai Pharmacologia
Tamoxifen60 Oncology Estrogen receptor Indikáció és használat,óvintézkedés, tanácsadás
Valproic Acid72 Psychiatry
NAGS; CPS; ASS;
OTC; ASL;
ARG Kontraindikáció, Precautions, mellékhatás
Venlafaxine73 Psychiatry CYP2D6 interakció
Warfarin (2)76 Hematology VKORC1 Adagolás, klinikai farmakologia, kezelés
http://www.fda.gov/
41
Anti-EGFR terápia rezisztencia
KRAS mutációk 30-40% -ban lépnek fel vastagbélrák esetén.
BRAF mutációk további 12-15% -ban lépnek fel, így csökkentve az anti-EGFR kezelést
http://www.clarientinc.com/clarient-home/kras-and-braf.aspx
rákos sejt proliferál Anti-EGFR gátolja
A proliferációt
Anti-EGFR nem gátolja
A proliferációt mert mut.
KRAS aktív marad
44
Egy biomarker vagy több?
(farmakogenomika) Nemcsak 1-1 biomarker, hanem azok egész sorozata jellemez jól
egy-egy állapotot.
„Egy új kutatási terület van kibontakozóban, ami a funkcionális genomikát, azaz a nagyteljesítményű újgenerációs szekvenátorok segítségével a humán genomokat, a rák genomokat és epigenomokat képes vizsgálni. Az így kapott új genetikai adatokból és a klinikai ismeretekből felépített hálózati modellekkel olyan biomarkereket találhatunk, amelyek az egyedi kockázati tényezőket képesek megjósolni.”
Innovative biomarker development for personalized medicine in breast cancer care
George C Zografos, Dimitrios H RoukosBiomarkers in Medicine, Feb 2011, Vol. 5, No. 1, Pages 73-78.
45
A jövő ?
Jelleg Rizikó
skizofrénia 2x
Dopamin receptor D4.2+
artritis >65év 18%
szívelégtelenség 22%
magasvérnyomás 8%
tüdőrák 27%
prosztatarák 12%
vastagbélrák 10%
leukémia 7%
bőrrák 4%
Emlő/petefészek rák 0%
öngyilkosság 6%
IQ A+B-C0D*...Q+…Z23a
(stb.)
• D3 polimorfizmus: EPS fokozott hajlam
• COMT funkcionális polymorphismus: prefrontalis cognitio csökkenés
47
Bioengineering és Nanotechnology az MRSA
(methicillin resistance Staph. aur.) ellen
Biodegradable nanostructures with selective lysis of microbial membranes –
Fredrik Nederberg et al. Nature Chemistry (2011) April 02.
önszerveződés előtte
utána
Az első biodegradábilis, nem antibiotikum
alapú kezelés iatrogén fertőzés ellen:
sejtfalspecifikus lízis utána
sejtfal
sejtmmb
48
Lab on Chip:
Szívinfarktus után specifikus fehérje biomarkereket detektálhatunk egy
pár cm2 chip segítségével. A módszer lényege szendvics ELISA és
immunofluoreszcens mikrokapilláris kromatográfia. Pár csepp vér
elegendő, amely kapilláris erő hatására vándorol a reagensek
között.
Lab Chip, 2009, 9, 3330-3337
49
Gáz jelátvívők: új lehetőség a
transzlációs tudományban
Veszélyes egészégkárosítók, vagy hasznos
gyógyszerek?
NO, CO, SH2: lokális szignálmolekulák a szívben, a
gyulladásos folyamatokban és az idegrendszerben
Hatásos vasodilatátor funkció sokk esetén
C. Szabo, Gaseotransmitters: New Frontiers for Translational Science. Sci. Transl. Med. 2, 59ps54 (2010).
51
„ételed legyen a gyógyszered” - Hyppocrates
Gyógyszerek ételekben
Kísérletileg igazolt,
gyógyszerhatástanilag
bevizsgált módszerekkel
ún. funkcionális ételek
fejlesztése
szegedi élelmiszergyártók
és biotech fejlesztés
www.mentalfitol.eu
52
összefoglalás
nem új tudomány
de új kutatási, támogatási, fejlesztési
megközelítés
egy az egyben alkalmazható, klinikai
hasznosíthatóságra, biomarkerekre fókuszált
kutatások
cél a molekuláris biológiai eredmények
alkalmazása a klinikumban
53
Ideális esetben:
A Transzlációs Medicina kutatásai a gyógyszerfejlesztés,
és a diagnosztika mostani 10-15 éves
preklinikai – klinikai fázis átmenetét
5 évre csökkenti
Preklinikai: 10-15 év-> 5 év Klinikai
54
A Transzlációs Medicina
egyben összetett gondolkodásmód a politikai,
gazdasági, társadalmi és egyéb
tudományterületek között
www.ibm.com
55
Amit tudni kell:
Mi a Transzlációs Medicina?
Miért fontos?
Mik a klinikai fázisok?
Mik a biomarkerek?
Néhány példa ismerete…
56
Vége
I will not pick a bad Secretary of Education. I will not pick a bad Secretary of Education.
I will not pick a bad Secretary of Education. I will not pick a bad Secretary of Education.
Thank you for Your attention! Thank you for Your attention! Thank you for Your attention! Thank you for Your attention! Thank you for Your attention!