Proiectul Deliverome cartografiază proteinele de suprafață celulară pentru livrarea eficientă a medicamentelor
Pentru ca un nou medicament să funcționeze în organismul uman, acesta trebuie să ajungă la tipul exact de celulă unde este necesar și, în multe cazuri, să pătrundă în interiorul celulelor.
Becca Carlson, bursier Hertz, consideră că simplificarea dezvoltării viitoare a medicamentelor necesită mai multe date despre acest pas de livrare. Ea afirmă că dezvoltatorii de medicamente cunosc adesea ținte interesante pentru medicamente, dar nu știu exact cum să le introducă în tipuri precise de celule.
Carlson a primit un premiu din inițiativa antreprenorială Harold Newman și David Galas a Fundației Hertz pentru a susține noua sa afacere – Proiectul Deliverome, care a fost lansat public pe 27 mai. Din 2012, inițiativa antreprenorială a oferit suport financiar și profesional bursierilor Hertz care propun proiecte inovatoare, oferind până la 25.000 de dolari în finanțare, împreună cu mentorat și feedback din partea antreprenorilor de succes din comunitatea Hertz.
Deliverome își propune să construiască primul atlas de scară largă, cu acces deschis, al proteinelor care se află pe suprafața diferitelor celule umane și care pot transporta sarcini în interiorul acestor celule. Proiectul va fi deosebit de valoros pentru cercetătorii care lucrează la boli rare, unde biologia poate fi înțeleasă, dar inițiativele de dezvoltare a medicamentelor eficiente au fost insuficiente.
„Am observat această lacună între mediul academic și industrie și am vrut să o umplem. Speranța mea este că acest lucru va ajuta oamenii să dezvolte medicamente mai diverse și care să servească mai mulți pacienți și mai multe indicații”, a declarat Becca Carlson.
Carlson și-a finalizat cercetarea de doctorat la Massachusetts Institute of Technology, unde a contribuit la dezvoltarea unor instrumente noi pentru a studia cum reacționează celulele atunci când gene individuale sunt dezactivate. După cercetarea sa de doctorat, a lucrat la o companie de biologie spațială și apoi a petrecut doi ani la Flagship Pioneering, o firmă de creare de întreprinderi care a lansat zeci de companii de biotehnologie. Acolo a observat necesitatea de a avea mai multe informații despre proteinele de suprafață ale celulelor.
Medicamentele vizează adesea proteinele de suprafață ca o modalitate de a se atașa de un tip de celulă dorit, explică ea. De exemplu, dacă un medicament trebuie să ajungă la rinichi, poate fi proiectat să recunoască și să se lipească de o proteină de suprafață care este unică pentru celulele renale. Această proteină acționează ca o etichetă de adresă pentru a găsi destinația corectă în corp; prin atașarea la proteinele cu proprietăți adecvate, poate pătrunde și în interiorul celulelor. Totuși, găsirea proteinelor de suprafață la care să se proiecteze medicamentele necesită adesea încercări și erori.
„Deși proteinele de suprafață constituie doar aproximativ 15-20% din toate proteinele din corp, mai mult de 60% din medicamentele vizate se concentrează pe acestea”, spune Carlson. „Aceste proteine de suprafață sunt extrem de importante pentru dezvoltarea medicamentelor, dar studierea lor este dificilă, iar nu există un set de date standardizat cu privire la cele care pot transporta realmente sarcini în interiorul unei celule.”
Acesta este golul pe care Proiectul Deliverome, co-fondat de Carlson și biochimistul Bobby Hollingsworth, intenționează să îl umple. Folosind o combinație de spectrometrie de masă și genomică, echipa va măsura abundanța proteinelor de suprafață în diferite tipuri de celule umane, precum și capacitatea fiecărei proteine de a transporta molecule din suprafața unei celule în interiorul acesteia. În prima fază, se vor concentra pe dezvoltarea tehnologiilor necesare, urmate de colectarea și partajarea unor cantități mari de date.
„Nimeni nu a construit acest set de date pentru că este greu”, afirmă Carlson. „Metodele nu există pe raft – trebuie să le dezvoltăm, combinând tehnici în moduri în care nimeni nu a mai făcut-o până acum.”
Proiectul este conceput ca o Organizație de Cercetare Focalizată (FRO), ceea ce înseamnă că are un obiectiv științific specific, o dată limită încorporată și un mandat de a împărtăși ceea ce produce. Este un model care a fost formalizat de bursierii Hertz Sam Rodriques și Adam Marblestone acum mai bine de cinci ani. Prin intermediul comunității Hertz, Carlson a beneficiat de mentorat și sfaturi de la o lungă listă de antreprenori bursieri Hertz, inclusiv Rodriques și Marblestone.
„A fost foarte util să avem acest model la care să ne raportăm și să discutăm cu oameni care au trecut deja prin acest proces”, spune Carlson. „Comunitatea FRO este mică, dar grozavă – nu simțim că suntem primele persoane care încearcă să rezolve această problemă.”
Ca FRO, Deliverome plănuiește să petreacă aproximativ cinci ani colectând și publicând continuu datele sale, sub formă de „micro-publicații”, în loc să aștepte procesul de publicare academică, care durează ani. Echipa lucrează, de asemenea, la proiectarea seturilor sale de date pentru a fi ușor utilizabile de către sistemele de învățare automată, astfel încât cercetătorii să poată apela la inteligența artificială pentru a identifica tipare în ceea ce privește proteinele de suprafață cele mai potrivite pentru dezvoltarea medicamentelor.
Proiectul a primit deja o finanțare inițială de 5 milioane de dolari de la Astera Institute, pe care Carlson și Hollingsworth o vor folosi pentru a extinde Deliverome. În prezent, lucrează ca o echipă de doi, dar plănuiesc să deschidă un laborator pe 1 august și să angajeze patru până la șase oameni de știință până la sfârșitul anului, în special cercetători în proteomică și genomică funcțională, precum și colaboratori cu experiență în învățarea automată, care pot ajuta la modelarea datelor pentru utilizarea computațională.
Carlson afirmă că s-a bazat pe rețeaua Hertz dincolo de discuțiile cu Rodriques și Marblestone. Feedback-ul din partea Comitetului de Premiu Hertz – care include profesioniști experimentați din biotehnologie și capital de risc – a contribuit la conturarea proiectului de la început. Cheri Ackerman Araromi, o câștigătoare anterioară Newman-Galas și CEO în biotehnologie, a oferit perspective și conexiuni pentru a construi un proiect durabil. Printr-o conexiune Hertz, Carlson a fost recent invitată la o conferință pentru pacienți cu boli rare, pe care speră să o folosească pentru a menține Deliverome ancorat în nevoile pacienților pe care cercetarea sa le-ar putea ajuta în viitor.
