Poznati hrvatski znanstvenik Igor Štagljar, profesor i direktor na Odjelu za biokemiju i medicinsku genetiku Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Torontu sa suradnicima iz Kanade i Hrvatske došao je do važnog otkrića u liječenju raka, upravo objavljenog u prestižnom časopisu Nature Biotechnology.
Po prvi su put koristili kvantna računala u suradnji s umjetnom inteligencijom te otkrili da se tako može značajno ubrzati proces otkrivanja novih lijekova za rak. Dio tog procesa, koji uobičajeno traje pet do šest godina, skraćuje se na samo četiri mjeseca, jer se u potrazi za lijekom jako brzo eliminira spojeve koji nisu ljekoviti. S druge strane, znanstvenici su u mogućnosti istraživati i spojeve koje se dosad smatralo nedostupnima za liječenje raka. Kvantna računala značajno ubrzavaju proces jer ogromnu količinu podataka analiziraju puno brže te istražuju molekularne strukture potencijalnih lijekova koje bi inače bile nedostupne.
U suradnji s laboratorijem Alána Aspuru-Guzika sa Sveučilišta u Torontu i Insilico Medicine kao vodećom biotehnološkom tvrtkom koja u kliničkoj fazi pronalaska novih lijekova koristi generativnu umjetnu inteligenciju (AI), otkriveni su, kako pojašnjava Štagljar za 24sata, potencijalni prototipovi lijekova za rak.
– Mogu slobodno reći da je naše otkriće revolucija u načinu otkrivanja lijekova za rak. Uz pomoć kvantnih računala, umjetne inteligencije i tehnologija razvijenih u mom laboratoriju, sad u potrazi za lijekovima možemo ciljati i mete koje su dosad smatrane nedostupnima za liječenje raka. Cilj nam je u roku dvije do tri godine identificirati prototipove lijekova koji bi mogli završiti u kliničkim ispitivanjima, dok je dugoročni cilj omogućiti nove terapijske opcije za vrste raka koje su trenutačno neizlječive, poput raka gušterače, pluća i debelog crijeva, otkriva Štagljar.
”Molekularna ljepila”
– Dosad smo pokazali da AI i kvantna računala značajno ubrzavaju proces pretkliničkih ispitivanja. Naš inovativni pristup skraćuje ta ispitivanja s uobičajenih pet do šest godina na samo nekoliko mjeseci, omogućujući bržu identifikaciju najperspektivnijih spojeva za daljnji razvoj. Time ne samo da smanjujemo troškove istraživanja, već i povećavamo šanse za otkrivanje učinkovitih terapija. Na primjer, naš pristup omogućuje testiranje tzv. “molekularnih ljepila”, zatim tzv. PROTAC terapija i drugih inovativnih lijekova usmjerenih na “nedostupne” proteine, poput KRAS mutanata, koji su ključni za razvoj mnogih vrsta raka, pojašnjava Štagljar, svjetski stručnjak na području molekularne onkologije.
– Dugoročno, potencijal kvantnih računala i AI-a ide daleko iznad trenutačnih mogućnosti. Ove tehnologije omogućit će modeliranje i simulaciju bioloških sustava na razinama koje su trenutačno nezamislive. To uključuje i preciznu identifikaciju biomarkera za rane dijagnostičke testove; otkrivanje potpuno novih terapijskih ciljeva, što će proširiti spektar potencijalnih lijekova; personalizaciju terapija, prilagođavanjem liječenja na temelju pacijentovog genetskog profila i specifičnih karakteristika tumora – kaže.
Nada za terapije
Uz to, kvantna računala, u kombinaciji sa AI, omogućit će razvoj još preciznijih “pametnih lijekova” dizajniranih za specifične molekularne interakcije u stanici, uz minimalne nuspojave.
– Razvoj ovog pristupa ne samo da ubrzava istraživanje, već potiče globalnu suradnju. Stvaranjem baza podataka i algoritama dostupnih znanstvenicima širom svijeta, ubrzava se napredak u otkrivanju lijekova. Dugoročni utjecaj ovih tehnologija može se usporediti s uvođenjem genetskog sekvenciranja, promijenit će način na koji razumijemo biologiju, medicinu i razvoj terapija – ističe Štagljar.
U njegov su projekt uključeni kliničari (onkolozi), molekularni biolozi, inženjeri specijalizirani za računalne metode, te vodeća kompanija u AI otkrivanju lijekova, Insilico Medicine.
– Iako smo trenutačno u pretkliničkoj fazi, potencijal našeg pristupa jasno pokazuje kako AI i kvantna računala mogu transformirati osnovna i klinička istraživanja raka, pružajući nadu za terapije koje će jednog dana možda mijenjati živote pacijenata, napominje Štagljar.
Proces skraćen za oko pet godina
– Ovo što radimo možemo najbolje opisati rečenicom: “Test quick, fail fast”, u prijevodu “Brzo testiraj i brzo eliminiraj one potencijalne prototipove lijekova koji ne funkcioniraju, kako bi se fokusirali na najbolje kandidate za daljnji razvoj – pojašnjava.
– Za pacijente ovo otkriće još uvijek ne znači puno, no bit je da smo značajno ubrzali pretklinički dio istraživanja lijekova. U toj se fazi ispituje sigurnost i učinkovitost potencijalnih lijekova na staničnim modelima i životinjama. Cilj je identificirati najperspektivnije spojeve koji bi mogli prijeći u kliničke studije. Ova faza je ključna za eliminaciju velikog broja neuspjelih spojeva i smanjenje rizika za kasnije faze, ali i dalje postoji velika neizvjesnost, napominje naš znanstvenik u Kanadi – rekao je.
Proces razvoja lijekova prolazi kroz nekoliko faza: u prvoj se identificira potencijalne molekule koje bi mogle djelovati na određenu bolest, u drugoj fazi, pretkliničkom ispitivanju, slijedi testiranje na stanicama i životinjama kako bi se procijenila sigurnost i učinkovitost, i te prve dvije faze traju pet do šest godina. U trećoj fazi kliničkih studija se onda lijek ispituje na ljudima kako bi se potvrdila sigurnost, doza, učinkovitost i nuspojave, što može potrajati još šest do deset godina. U četvrtoj fazi regulator odobrava lijek, što traje godinu do dvije, i tek tad slijedi njegova proizvodnja. Zahvaljujući otkriću Štagljara i suradnika, čitav bi ovaj proces trebao biti skraćen za oko pet godina.
Mladi znanstvenici iz Hrvatske
– Kao članu Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti (HAZU) i Kanadske akademije znanosti i umjetnosti (Royal Society of Canada), jedan od glavnih zadataka koje sam si zacrtao bilo je uspostavljanje čvrstih mostova između mog laboratorija u Torontu i najboljih hrvatskih onkologa i znanstvenika na području istraživanja raka. Moj laboratorij već nekoliko godina uspješno surađuje s KBC-om Jordanovac, na čelu s akademikom Miroslavom Samaržijom, a prije dvije godine započeli smo suradnju i s Klinikom za onkologiju KBC-a Split, koju vodi prof. Eduard Vrdoljak. Prije četiri godine objavili smo našu prvu zajedničku publikaciju u renomiranom časopisu Nature Chemical Biology, a ova najnovija publikacija u Nature Biotechnology predstavlja drugi vidljivi rezultat te suradnje. Uvjeren sam da ćemo u skoroj budućnosti ostvariti još značajnije rezultate, napominje Štagljar.
U njegov laboratorij u Torontu kontinuirano na edukaciju i suradnju na projektima dolaze mladi znanstvenici i liječnici iz Hrvatske.
– Cilj je omogućiti mladim hrvatskim onkolozima i znanstvenicima da usvoje najnovija znanja i tehnologije u mom laboratoriju u Torontu u području molekularne onkologije te ih primjene u svom kliničkom i znanstvenom radu u Hrvatskoj. Ovakav prijenos znanja smatram ključnim za daljnji razvoj hrvatske znanosti i medicine, posebno u području istraživanja raka – kaže Štagljar.
Poticaj na razvijanje suradnje
U Kanadi kontinuirano razvija tehnologije poput MaMTH-DS i SIMPL2, koje ne samo da ubrzavaju istraživanja u području biomedicine, već otvaraju vrata i hrvatskim znanstvenicima za njihovu primjenu u vlastitim projektima.
– Vjerujem da ovakva suradnja i razmjena znanja može značajno podići razinu hrvatske znanosti i medicine na međunarodnoj sceni. Objava o našem otkriću nije samo dokaz kvalitetne suradnje, već i primjer kako međunarodna partnerstva mogu pridonijeti jačanju domaće znanstvene zajednice. Nadam se da će naši zajednički rezultati inspirirati i druge hrvatske znanstvenike i institucije na razvijanje sličnih suradnji, jer smatram da je to ključ za uspjeh u globalno kompetitivnom području znanosti i medicine – zaključuje Štagljar.
Ujedinjenje pretkliničkih i kliničkih znanja
Predstojnik Klinike za onkologiju i radioterapiju KBC Split prof.dr.sc. Eduard Vrdoljak kazao je za 24sata da je zadovoljan što je dio ove “produktivne i izrazito važne suradnje kako za znanost i medicinu, tako i za naše mlade snage”.
– I naravno, premda indirektno, ali najvažnije, za naše onkološke pacijente. Uz Igora i naše prijateljske sastanke, uspostavili smo nevjerojatnu komunikaciju i pravi mi je gušt svjedočiti njezinim uspjesima. Naime, ona predstavlja sve čemu bismo danas trebali stremiti, a to je ujedinjenje pretkliničkih i kliničkih znanja i njihova aplikacija u svakodnevnu praksu. Mlada doktorica znanosti Dora Čerina Pavlinović je imala čast i priliku sudjelovati na ovom projektu s naše strane. Akademik Igor Štagljar je prosvjetitelj, znanstvenik i nadasve čovjek i prijatelj svjetske razine s kojim je privilegija raditi – napominje dr. Vrdoljak.
Dr. sc. Dora Čerina Pavlinović, liječnica KBC-a Split specijalizirana za kliničku onkologiju napominje kako je u Torontu bila u laboratoriju prof. Štagljara u Terrence Donnelly Centru te na odjelu radioterapije u Princess Margaret Cancer Centru.
– Upoznavši fantastičnu ekipu profesora Štagljara, shvatila sam kako svi dijelimo i znanstveni, ali i klinički pogled na potencijalna nova saznanja. Nadam se kako je ovaj uspjeh samo početak te kako ćemo uskoro u eri precizne i personalizirane medicine ubrzanjem procesa proizvodnje lijekova biti u mogućnosti dovesti proces liječenja na jednu novu, svemirsku razinu, na kojoj ćemo krojiti lijekove baš za svakog pacijenta – napominje ova liječnica.
Nada u razvoj novih lijekova za česte mutacije kod bolesnika s karcinomom pluća
Jedna od hrvatskih znanstvenica koja je sudjelovala na stručnoj edukaciji kod Štagljara, i koja se pojavljuje kao koautorica na ovoj novoj publikaciji u Nature Biotechnology, jest Lela Bitar, dr.med. iz Klinike za plućne bolesti KBC-a Zagreb.
– Edukacija se odvijala u prestižnim ustanovama – Princess Margaret Cancer Centru, jednom od vodećih onkoloških centara u svijetu, te na Sveučilištu u Torontu, u Donnelly Centru za stanična i biomolekularna istraživanja, u Laboratoriju profesora Štagljara. Moj rad u njegovom laboratoriju bio je fokusiran na identifikaciju novih spojeva koji djeluju na specifične genetske promjene u karcinomu pluća, donedavno smatrane negativnim prognostičkim faktorima, kaže dr. Bitar za 24sata.
Ova istraživanja, dodaje, nude nadu u razvoj novih lijekova za česte mutacije kod bolesnika s karcinomom pluća, koje su donedavno smatrane nelječivim.
– Razvoj novih lijekova je temelj bolje skrbi za naše bolesnike, a povezivanje znanstvenika koji se bave bazičnom znanošću i kliničara omogućava brži prijenos znanstvenih otkrića u praktične medicinske primjene, što poboljšava skrb za naše pacijente i unaprjeđuje svakodnevnu praksu. Edukacija mi je omogućila dublje razumijevanje molekularnih procesa i bazične onkologije, što je ključno za razvoj personaliziranog pristupa liječenju bolesnika – napominje dr. Bitar.