Елена Бабичева
Ничего невозможного: как биоинженер Роберт Лэнгер помог миллионам пациентов
Ребенком он обожал фокусы и химию. В юности мечтал приносить пользу людям. На заре научной карьеры сопротивлялся скепсису старших коллег. И с таким подходом заслужил в итоге статус одного из самых выдающихся ученых современности.
Роберта Лэнгера называют первопроходцем в создании технологий таргетной доставки лекарств и основоположником тканевой инженерии в области регенеративной медицины. Все это требует разъяснений, но здесь уже надо отметить, что его вклад в науку поистине огромен. Если измерять в цифрах, то речь о более чем 1500 статей, около 1400 патентов, десятках самых престижных научных наград (за исключением лишь Нобелевской премии). И главное – миллионы пациентов, вылеченных благодаря его инновационным разработкам.
Фокусы по-настоящему
По словам самого Лэнгера, его увлечение наукой началось с набора по химии, который подарили ему, одиннадцатилетнему мальчишке, обожавшему показывать фокусы. Химические эксперименты были им сродни: Лэнгер смешивал вещества и наблюдал за реакциями. Очень скоро он научился делать каучук и синтезировать простые пластмассы. Поскольку он любил не только химию, но и математику, то казалось совершенно естественным пойти в инженеры-химики. Лэнгер в итоге поступил в Корнелльский университет на специальность «химическое машиностроение», а затем – в Массачусетский технологический институт.
На середину 1970-х, как раз когда Лэнгер писал докторскую диссертацию, в США пришелся нефтяной кризис, в стране была острая нехватка топлива, и инженеры-химики, которые могли разработать способы его эффективного использования, были на вес золота. На талантливого исследователя сыпались предложения от крупнейших нефтяных компаний, но… ему было скучно заниматься такими разработками. Лэнгеру хотелось помогать людям.
К тому времени он уже занимался обучением малоимущих, которые вынуждены были бросить школу. Лэнгер создал для них специальную учебную программу по химии и математике, которая должна была увлечь ребят и открыть для них увлекательных мир науки.
Так что вместо хорошо оплачиваемой работы в одной из нефтяных компаний Лэнгер обратил внимание на больницы и медицинские школы, написал десятки заявок с предложением своих инженерно-химических услуг.
Ответ, впрочем, пришел лишь из Бостонской детской больницы от заведующего хирургическим отделением Джуды Фолкмана, который придерживался нестандартного взгляда на онкологические исследования и был готов взять к себе ученого без биологического или медицинского образования. И не просто принял Лэнгера на работу, а сразу поставил перед ним большую задачу – найти вещества, препятствующие образованию новых кровеносных сосудов. Поскольку, считал Фолкман, именно этот процесс способствует распространению рака.
Роберт Лэнгер решил эту задачу, но понадобилось больше четверти века, прежде чем Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) одобрило использование противоракового препарата на основе его исследований.
Но вернемся в 1970-е, в Бостонскую детскую больницу, где Лэнгер занимался также разработкой методов постепенного высвобождения лекарства в организме. Если объяснять просто, он стремился создать таблетку, которая бы поступала в организм пациента, и там действующее вещество всасывалось бы в течение заданного количества времени в необходимом объеме.
Это помогло бы, с одной стороны, решить проблему не очень дисциплинированных пациентов, которые не соблюдают предписания врачей по приему препаратов. С другой – оказало бы глобальное влияние на методы терапии многих заболеваний. Например, лекарства для борьбы с раком содержат большую молекулу и обладают сложной структурой. Как правило, в процессе пищеварения при пероральном приеме макромолекулы расщепляются, а при назальном введении они блокируются тканями организма, поэтому найти для них систему доставки сложно.
Лэнгер предложил заключить ингибитор, вещество, подавляющее рост опухолей, в синтетический материал. Такая полимерная система могла быть имплантирована в опухоль и контролировать высвобождение ингибитора. И таким образом эти лекарства можно будет доставлять непрерывно в течение многих недель и даже месяцев.
Научное сообщество, отдавая дань этой идее, считало ее реализацию невозможной. Но Лэнгер с головой окунулся в ее разработку. В течение двух лет он испробовал две сотни вариантов, прежде чем нашел метод модификации полимеров, который медленно высвобождает молекулы для доставки лекарств. В 1976 году Роберт Лэнгер и его коллеги обнаружили, что некоторые полимеры, такие как сополимеры этилена и винилацетата, можно смешивать с порошкообразными белками и формировать в микросферы, которые высвобождали бы белки с постоянной, медленной скоростью, оставаясь в организме даже до ста дней.
Казалось бы, научный мир должен был аплодировать ему, но нет. Национальный институт здравоохранения США последовательно отклонял все его заявки на исследовательские гранты, а ученые никак не мог решить, к какой сфере Лэнгер принадлежит.
Биологи полагали, что инженер-химик не может ничего смыслить в биологии и медицине. Химики же, напротив, не принимали Лэнгера к себе, считая, что его работы – компетенция медицинских и биологических институтов.
Говорят, у кого-то волосы не выпадают. Не знаю, в нашем отделении я таких не видела. Все, кто проходит химиотерапию, остаются без волос. Конечно, мы со Светой этот вопрос доктору задали. Конечно, как всегда, получили расплывчатый ответ: «Ну примерно у пяти процентов пациентов волосы могут и не выпасть. Но предугадать, кто попадет в этот сегмент, невозможно». В общем, я побежала в парикмахерскую, как только на расческе осталась чуть большая прядь, чем бывало обычно. Это произошло день на десятый после первой химии.Впрочем, академическая среда Лэнгеру никогда не была особо близка. Он исследовал не ради исследований, ему хотелось, чтобы его научные открытия меняли мир.
– К сожалению, принимают лекарства в соответствии с предписаниями менее 50% людей, особенно это касается тех, кто страдает болезнью Альцгеймера, шизофренией и другими психическими заболеваниями. Это приводит к затратам более чем в 100 миллиардов долларов. Только в США можно было бы предотвратить около 100 000 смертей от гипертонии, если бы люди правильно принимали лекарства», – скажет Лэнгер впоследствии.
Интеллектуальные системы доставки лекарств, по его замыслу, должны были улучшить сделать лечение эффективнее.
Далее Лэнгер переключил свое внимание на оформление патентов, надеясь заинтересовать своими разработками фармкомпании. Его идеи могли принести и прибыль, и пользу. И опять исследователь столкнулся с недоверием.
Удивительно, но фразу «Такого не может быть!» Роберт Лэнгер не раз слышал за свою карьеру. Сначала рецензенты из патентного бюро попросту не могли поверить в то, что такая технология доставки лекарств может сработать. Затем в Национальном институте здравоохранения, в который ученый снова обратился за грантом, но уже на исследование биоразлагаемых полимеров для доставки лекарства от рака мозга. Такие полимеры не могут быть синтезированы – вынесли вердикт ученые мужи.
Однако Лэнгеру все же удалось заключить контракт с фармпроизводителем Eli Lilly and Company на проект по использованию полимеров для доставки гормонов в человеческий организм. До этого был аналогичный проект, только с животными. Но с гормонами ничего не получилось, и компании потеряли к исследователю интерес. Невозможно, посчитали в ней – и точка.
Все таланты в одном
Шел 1987 год, когда Роберт Лэнгер вместе с коллегой Александром Клибановым основали собственную компанию Enzytech по производству полимерной системы доставки лекарств на основе микросфер. Наконец-то научная разработка Лэнгера вышла на рынок. Этот момент стал переломным в его карьере.
Лэнгер получил звание профессора в Массачусетском технологическом институте, что существенно упрочило его положение. Он продолжал свои научные исследования, среди них – по производству биосовместимых материалов для роста тканей, по медицинскому применению для существующих пластиков, по производству биоразлагаемых материалов для герметиков и для предотвращения хирургических спаек.
Лэнгер проявил себя не только как ученый, но и успешный предприниматель, предложив новую модель организации научных исследований.
Если сотрудники его лаборатории совершали открытие, претендующее на научный прорыв, который даст возможность практического применения, то Лэнгер предлагал им открыть собственную компанию для дальнейшего развития идеи. Сам же он готов был помогать своим ученикам и как ученый, и как предприниматель.
Поначалу такую практику встретили в штыки (конечно же, но Лэнгеру было не впервой). Но вскоре она доказала свою эффективность, поскольку оказалась настоящей фабрикой стартапов, которые создавали новые методы лечения рака, сердечных и других болезней, давая ученым работу, а пациентам – надежду на исцеление.
В 1996 году технология доставки лекарств с контролируемым высвобождением для лечения рака головного мозга наконец получила одобрение FDA. И далее открытия и стартапы на их основе возникали один за другим:
1997 год – разработка доставки лекарств в легкие.
1998 год – создание полимерных каркасов для регенеративных тканей.
1999 год – разработка доставки лекарств на основе кремниевых чипов.
2004 год – новые терапевтические средства для заживления сосудов.
2009 год – доставка лекарств через слизистые оболочки.
2012 год – первые испытания на людях чипа с беспроводным управлением, который доставляет лекарство для стимуляции формирования костей у пациентов с остеопорозом.
И награды после этого нашли своего героя. В 2012-м Роберт Лэнгер получил медаль Пристли (это высшее признание от Американского химического общества), которая впервые за 65 лет существования была вручена инженеру-химику и биоинженеру.
А в 2013 году Лэнгер удостоился премии – с говорящим названием – за прорыв в области наук о жизни.
Еще через год его достижения были отмечены премией королевы Елизаветы. Революционное лидерство на стыке химии и медицины было оценено в один миллион фунтов стерлингов.
Но доктор Лэнгер не из тех, кто почивает на лаврах, а скорее из тех, кто чутко прислушивается к требованиям времени. В 2019-м его лаборатория начала испытания противозачаточных таблеток. Лэнгер справедливо рассудил, что прием одной таблетки раз в месяц выглядит намного привлекательнее, чем ежедневное глотание пилюль от нежелательной беременности. А в 2020-м компания Moderna, одним из соучредителей которой он является, начала разработку вакцины от коронавируса.
Когда Роберта Лэнгера в очередной раз номинировали на очередную премию, кто-то подсчитал, что созданные им технологии затронули так или иначе более двух миллиардов человек. Его ученики стали учеными-исследователями, руководителями компаний, консультантами по медицинским вопросам в правительственных структурах США. Но самое главное, как отмечают коллеги доктора Лэнгера, теперь они знают, что ничего невозможного нет.
