2024. április 18., csütörtök

A biológiai gyógyszerek világa

Érdekes témával folytatjuk a gyógyszerészet világában való barangolásunkat. Olyan gyógyszerhatóanyag-csoportokkal foglalkozunk az elkövetkező cikksorozatban, melyek egy-egy képviselőjét valaki akár nap mint nap használja, de talán fogalma sincs róla, hogy tudományos értelemben milyen átütő anyagot is fecskendez be magának.

A biológiai gyógyszerek a modern medicinának és gyógyszerészetnek olyan kapuit nyitották meg, melyek szinte kimeríthetetlenek és olyan, a 20. században még halálosnak számító betegségek gyógyítását tették lehetővé, mint az egyes és kettes típusú cukorbetegség.
Első lépésben tegyük fel magunknak a kérdést, mi is az a gyógyszer. Természtesen a WHO által megalkotott definíció a cikk terjedelmének akár felét is elfoglalná, legegyszerűbben úgy tudjuk megfogalmazni: A gyógyszer egy vagy több aktív hatóanyag, információ és gyógyszerforma egysége, az így létrejött hármas kombináció képes megelőzni, gyógyítani vagy épp diagnosztizálni egy adott betegséget, vagy annak tüneteit. Kronológiai szempontból több csoportban is elhelyezhetjük a gyógyszereket. Az ősidőkben a sámánok, javasasszonyok voltak a gyógynövények ismerői, akik általában az egész növényt, illetve annak forrázatait alkalmazták gyógyításra. Még nem ismerték a kémia és a biológia világát, azaz csak empirikus, tapasztalati úton tudtak következtetni egy-egy anyag hatására. A következő korszak az első orvosi egyetemek megszületésével kezdődött, amikor még nem vált ketté a gyógyszerészet az orvostudománytól. Ekkor már különböző farmakopeákban foglalták össze tapasztalataikat a szakemberek, és alapvető gyógyszermonográfiákat jegyeztek fel, melyek – szintúgy, mint az ősidőkben – távol álltak még a valódi tudományosságtól. A nagy áttörést a 19. és 20. század hatalmas természettudományi fejlődése jelentette. Képesek lettünk felismerni és kivonni a növényekben lévő hatóanyagokat és professzionális gyógyszerformába helyezni azokat. A 20. század második felében már nemcsak meglévő molekulákat voltunk képesek kivonni, illetve előállítani, elkezdődött a szerves gyógyszermolekulák dizájnolása. Már nem szúrópróbaszerűen bombáztuk a sejteket különböző szerves molekulákkal, hanem a sejtekhez és receptoraikhoz alkottuk meg az adott molekulát. Úgy tudjuk elképzelni, mintha a 20. század második feléig egy-egy ajtót úgy szerettünk volna kinyitni, hogy több százezer kulcsot próbáltunk végig, mire egy kinyitotta azt, az utána lévő periódusban pedig már képesek voltunk az ajtó lakatját szétnyitni, megvizsgálni és a zárhoz tökéletesen passzoló kulcsot, szerves molekulát megalkotni.

Egy-egy betegség esetén viszont ezeket a „lakatokat”, receptorokat sajnos nem egyszerű szerves felépítésű „kulcsok”, molekulák nyitják.

A szervezetben ugyanis termelődnek olyan fehérjealapú komplex, a szerves anyagokhoz képes többezerszer nagyobb anyagok is, melyek nélkülözhetetlenek annak megfelelő működéséhez, azaz hiányuk betegséget okoz. Első lépésben az állatokban megtalálható, hasonló fehérjealapú hormonokat, antitesteket kezdték el kivonni. Igaz, az emlősökben megtalálható gyógyszernek szánt proteinek 99%-ban is megegyezhetnek a humán fehérjékkel, de 1%-nyi eltérés is képes volt a betegekben akár halálos kimenetelű allergiás immunreakciót is kiváltani.

 

S ekkor jött az igazi áttörés, azaz a molekuláris biológia és a génsebészet egyik legnagyobb áttörése, a biotechnológiai gyógyszerek gyártásának felfedezése.

Miről is van szó? Mikor felfedezték a gének és a DNS, azaz az örökítőanyagok világát, egy időben a molekuláris biológusok kikutatták azokat a folyamatokat is, miként képes a DNS-láncban elraktározott információ átíródni a fehérjék szintjére. Hiszen mit ér egy „szakácskönyv”, ha a benne lévő információk alapján végül senki sem süti meg a benne található dobostortát? Ekkor merült fel az ötlet, hogy mi emberek, képesek lennénk-e ezen a „terven”/„recepten” mesterséges úton változtatni. Úgy megváltoztatni egy sejt DNS-információját, hogy dobostorta helyett a receptben lúdláb szerepeljen. A tudósok már a kezdetek kezdetén tisztában voltak vele, hogy etikai, anyagi és hatékonysági okokból mindenképp csak egysejtűek génsebészeti eljárásával szabad foglalkozniuk. A mikrobiólógia világából már ismeretes volt, hogy az egysejtű baktériumok képesek egymással kommunikálni egy érdekes mechanizmus révén. Ha egy baktérium például antibiotikummal találkozik, és sikerül kivédenie annak rá gyakorolt negatív hatását, akkor evolúciós és fajfenntartási szempontból nagyon fontos, hogy ezt a védekező metódust valahogy átadja társainak is. A baktériumok tehát kis DNS-/RNS-csomagokat alakítottak ki, melyek a környezetükbe képesek engedni és a szomszédjukban lévő másik, még nem rezisztens baktérium azokat be tudja fogadni. Miután befogadta, beépíti azt saját DNS-/RNS-szerkezetébe és elkezdi gyártani a másik baktérium által termelt, teszem azt, fehérjét, mely segítette őt az antibiotikum hatásának kivédésében.

Nos, ezt a mechanizmust aknázták ki a kutatók. Először is fogtak egy nagyon egyszerű baktériumot és az általa egyébként termelt kis „túlélő” DNS-/RNS-csomagocskát. Ebben az esetben viszont úgy alakították ki ezt a csomagot, különböző igen bonyolult biokémiai, azaz génsebészeti eljárásokkal, hogy ezúttal az emberi inzulin gyártásához elengedhetetlen információt tartalmazza, hiszen az első ember által gyártott biológiai gyógyszer nem volt más, mint a már említett halálos cukorbetegség egyik legbiztosabb ellenszere, az inzulin nevezetű fehérjealapú hormon. A baktérium ezt az információcsomagot pont úgy befogadta, mintha az társaitól érkezett volna, és elkezdte szintetizálni a humán inzulint.

Az emberiség már évezredek óta kiaknázza a mikroorganizmusok anyagcseretermékeit. Gondoljunk csak bele, miként készül az alkohol, a mindennapi kenyerünk miként kel meg, vagy épp milyen úton savanyodik meg a tej! Mindegyik esetében megfelelő körülményeket és tápanyagot teremtve a gombák, baktériumok számára, azok elkezdenek etil-alkoholt, szén-dioxidot vagy tejsavat termelni. Az ő esetükben, azaz az ő genetikájukban ezen anyagok termelése van bekódolva. A 21. századi gyógyszerészet viszont képes úgy átalakítani a mikroorganizmusok génszerkezetét, hogy az előbb említett anyagok helyett azok életmentő gyógyszereket legyenek képesek szintetizálni.

A génmódosított egysejtűeket ezek után bioreaktorokban tenyésztik tovább, olyan körülmények között, melyek számukra a legmegfelelőbbek. Gyakorlatilag hasonló dolog történik, mint borkészítés során. Hiszen a hordóban lévő mustban nagy mennyiségű gyümölcs- és szőlőcukor van, melyek az alkoholt termelő gombák számára táplálékul szolgálnak. A bioreaktorokban is víz, illetve maguk a génkezelt mikroorganizmusok mellett cukrokat, aminosavakat, vitaminokat és különbözo sókat oldanak fel, hogy minél ideálisabb életteret nyújtsanak nekik. Az egysejtűek által termelt fehérjealapú gyógyszermolekulákat ezután nagyon alaposan átszűrik és megtisztítják. Az alapos átmosás, szárítás és stabilizáció után kerül a gyógyszerészmagiszter a képbe, hiszen az így kapott hatóanyagot elengedhetetlenül formába kell önteni ahhoz, hogy gyógyszert kapjunk, hiszen emlékezzünk csak vissza: a gyógyszer nem más, mint aktív hatóanyag, információ és megfelelő gyógyszerforma érzékeny egysége. Az esetek döntő hányadában ezek a biológiai gyógyszerek injekció formájában kerülnek forgalomba, hiszen ha szájon át szeretnénk szedni ezeket a fehérjealapú makromolekulákat, a gyomrunkban lévő savas közeg és a benne található enzimek pont úgy lebontanák azt, mint a vasárnapi rántott csirkecombot.

Következő alkalommal e biológiai gyógyszerek fejlesztési, anyagi és felcserélhetőségi aspektusáról fogunk részletesebben foglalkozni, mely témakör elemzése nélkülözhetetlen, ahhoz, hogy megértsük pedául egy-egy biológiai terápia árát, illetve hozzáférhetőségének nehézségét.

(A cikk csak tájékoztató jellegű és nem helyettesíti a szakmai konzultációt.)