Rozwój nowych leków to gra o wysoką stawkę – nie tylko naukową, ale i finansową. Zanim potencjalna terapia trafi do badań klinicznych, musi przejść przez etap, który często decyduje o „być albo nie być” całego projektu. W ramach projektu Miesiąc Partnera Klastra sprawdź, dlaczego badania przedkliniczne mają kluczowe znaczenie dla przyszłości medycyny i jak rozwiązania Real Research mogą ją przyspieszyć.
Odkrywanie i rozwój nowych leków to jeden z najbardziej złożonych i kosztownych procesów we współczesnej nauce. Jest to proces jest wieloetapowy, długotrwały i kosztowny. Szacuje się, że od momentu zidentyfikowania potencjalnej cząsteczki do wprowadzenia jej na rynek mija średnio 10–15 lat, a koszt całego przedsięwzięcia sięga miliardów dolarów [1,2].
Zanim nowa substancja trafi do badań klinicznych z udziałem ludzi, musi przejść przez szeroki zakres badań przedklinicznych, które mają na celu zweryfikować jej potencjał terapeutyczny oraz bezpieczeństwo stosowania. To właśnie w tym etapie zapada decyzja, czy dany związek ma realną szansę stać się skutecznym lekiem. Ewentualne błędy na tym poziomie mogą mieć kluczowe znaczenie – nie tylko spowalniając rozwój terapii, ale także narażając na straty czas oraz zasoby finansowe.
Pierwsze kroki w opracowywaniu nowych terapii
Proces rozwoju nowej terapii rozpoczyna się od identyfikacji potencjalnego celu biologicznego (na przykład białka, receptora czy szlaku metabolicznego), a następnie prowadzi się screening związków chemicznych (na przykład związki małocząsteczkowe) lub biologicznych (na przykład przeciwciała monoklonalne, peptydy makrocykliczne), aby znaleźć te o najbardziej obiecującym działaniu. Kolejnym krokiem są badania przedkliniczne – początkowo w modelach in vitro (komórkowych), a następnie z wykorzystaniem modeli zwierzęcych.
Screening leków stanowi jeden z pierwszych i kluczowych etapów w procesie odkrywania nowych terapii. Polega na przesiewowej ocenie dużych bibliotek związków chemicznych (na przykład związki małocząsteczkowe) lub biologicznych (peptydy makrocykliczne, przeciwciała monoklonalne), aby wyłonić te, które wykazują pożądane działanie na określony cel biologiczny (na przykład enzym, receptor). W przemyśle stosuje się tu technologie wysokoprzepustowe (ang. high-throughput screening, HTS), umożliwiające testowanie setek tysięcy cząsteczek w krótkim czasie. Związki wytypowane w procesie screeningu, który opiera się głównie na metodach biochemicznych i biofizycznych, przechodzą do badań przedklinicznych (testów in vitro na hodowlach komórkowych oraz testów in vivo na modelach zwierzęcych).
Testy in vitro to doświadczenia prowadzone na hodowlach komórkowych w warunkach laboratoryjnych. Są pierwszym narzędziem do oceny aktywności oraz bezpieczeństwa nowych kandydatów na leki. W pierwszej kolejności wykonywane są klasyczne testy, a następnie rozwijane kolejne badania związane z testowaniem potencjału i mechanizmów aktywności opracowywanych terapeutyków.
Badania w tym obszarze obejmują:
- testy biologiczne – ocenę aktywności, toksyczności i mechanizmu działania w hodowlach komórkowych,
- badania ADME-Tox – analizę wchłaniania, dystrybucji, metabolizmu, wydalania oraz toksyczności,
- badania farmakodynamiczne i farmakokinetyczne – określenie wpływu leku na organizm i organizmu na lek,
- badania in vivo na zwierzętach –etap oceny skuteczności i bezpieczeństwa w organizmie żywym.
Dzięki szeregowi badań przedklinicznych, naukowcy mogą ocenić, czy dana substancja jest obiecująca: czy działa w oczekiwany sposób, jak zachowuje się w organizmie, na przykład czy dana substancja hamuje rozwój komórek nowotworowych, albo jak wpływa na wybrane procesy metaboliczne. Takie badania pozwalają też odrzucić związki nieskuteczne lub zbyt toksyczne, zanim przejdą do jeszcze bardziej kosztownych i czasochłonnych etapów. Na tym etapie należy przeprowadzić jak najwięcej testów oraz wykazać się ostrożnością w ich interpretacji, ponieważ wyniki uzyskane w laboratorium nie zawsze dokładnie odzwierciedlają reakcje zachodzące w ludzkim organizmie.
Rozwój badań przedklinicznych i znaczenie dla przyszłości medycyny
Tradycyjnie stosowane modele przedkliniczne, takie jak hodowle komórkowe 2D czy modele zwierzęce, dostarczają wielu cennych informacji, jednak często nie odzwierciedlają w pełni złożoności ludzkiego organizmu. Komórki hodowane na płaskich powierzchniach różnią się pod względem ekspresji genów, metabolizmu i odpowiedzi na leki w porównaniu z tkankami w ciele człowieka. Z kolei zwierzęta, mimo podobieństw fizjologicznych, wykazują istotne różnice gatunkowe, co utrudnia bezpośrednie przełożenie wyników na praktykę kliniczną.
W perspektywie kilku najbliższych dekad można oczekiwać, że rozwój technologii hodowli trójwymiarowej (3D) komórek oraz sztucznej inteligencji wspierającej analizę danych ze screeningu sprawi, iż droga od laboratorium do pacjenta stanie się krótsza, tańsza i przede wszystkim bezpieczniejsza [3] (Rysunek 1.).
Rysunek 1. Rola hodowli 3D i sztucznej inteligencji w przyspieszaniu drogi od laboratorium do pacjenta
Real Research – Miesiąc Partnera Klastra
📌 Specjalizujemy się w optymalizacji nowoczesnych hodowli komórkowych oraz modeli 3D, które pozwalają uzyskać bardziej wiarygodne i powtarzalne wyniki badań przesiewowych. Wdrażamy rozwiązania dostosowane do potrzeb projektów badawczo-rozwojowych w farmakologii i biotechnologii.
🧩 LifeGel® – nie tylko dostarczamy hydrożel do hodowli trójwymiarowych, ale również prowadzimy intensywne badania naukowe w obszarze rozwoju nowych leków.
🧫 Pracujemy zarówno na unieśmiertelnionych liniach komórkowych, jak i na modelach PDX (ang. patient-derived xenografts) oraz na materiałach pozyskiwanych od dawców (na przykład pierwotnych hodowlach komórkowych), co pozwala na uzyskanie jeszcze bardziej wiarygodnych i translacyjnych wyników.
🔬 Nasze rozwiązania do hodowli 3D umożliwiają przeprowadzenie szeregu testów z wykorzystaniem metod kolorymetrycznych i luminescencyjnych, barwień fluorescencyjnych, metod immunohistochemii (IHC), cytometrii przepływowej, westen blot, i wiele innych.
🧬 Stale rozwijamy nowe metody biologiczne do oceny potencjału i mechanizmu działania badanych terapeutyków.
🔎 W odpowiedzi na zapotrzebowanie rynku, wdrażamy metody wysokoprzepustowego screeningu (HTS).
👉 Jeśli prowadzą Państwo badania w obszarze biotechnologii/farmacji i poszukują partnera w zakresie innowacyjnych modeli komórkowych – zapraszamy do kontaktu.
👩💼 Ewelina Majewska, PhD – Business Development Manager
📧 ewelina.majewska@real-research.com
Literatura:
[1] Sun D, Gao W, Hu H, Zhou S. Why 90% of clinical drug development fails and how to improve it? Acta Pharm Sin B. 2022;12(7):3049-62. doi:10.1016/j.apsb.2022.02.002
[2] National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine; Health and Medicine Division; Board on Health Sciences Policy; Board on Health Care Services; Wizemann T, Nass SJ, Andrada A, et al., editors. The Role of NIH in Drug Development Innovation and Its Impact on Patient Access: Proceedings of a Workshop. Washington (DC): National Academies Press (US); 2019 Nov 14. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK553542/
[3] Badr-Eldin SM, Aldawsari HM, Kotta S, Deb PK, Venugopala KN. Three-dimensional in vitro cell culture models for efficient drug discovery: progress so far and future prospects. Pharmaceuticals (Basel). 2022;15(8):926. doi:10.3390/ph15080926.
Po więcej informacji odwiedź profil Real Research na Platformie Współpracy LSOS.
Materiały do powyższego artykułu zostały dostarczone przez Real Research.