2 października 2019 r.
Naukowcy z UW i WUM połączyli siły z myślą o przyszłości medycyny
Dalszy postęp w medycynie wymaga nie tylko przełomowych odkryć naukowych, ale też umiejętnego wykorzystania najnowszych technologii cyfrowych. Interdyscyplinarne startupy założone przez naukowców z Uniwersytetu Warszawskiego i Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, łącząc naukę z technologią, osiągają unikatowe w skali światowej rezultaty. Impulsem, który dodatkowo przyspieszy innowacyjne projekty w sektorze MedTech, jest federalizacja obu uniwersytetów.
Naukowcy z UW i WUM, założyciele technologicznych startupów, wspólnie dyskutowali o najnowszych osiągnięciach i innowacjach w medycynie, o roli sztucznej inteligencji w onkologii i leczeniu chorób rzadkich oraz o indywidualizowaniu opieki medycznej w oparciu o badania genetyczne. Spotkanie odbyło się w ramach Klubu Innowacji Plus – Federacja dla zdrowia, zorganizowanego w niedawno utworzonym Centrum Współpracy i Dialogu UW.
Federacja przyspieszy innowacje
Zarówno na UW jak i WUM powstają innowacyjne rozwiązania na styku medycyny i nowoczesnych technologii. Obszar ten, zwany sektorem MedTech, to dzisiaj bardzo ważna przestrzeń zarówno z naukowego, jak i biznesowego punktu widzenia. Podkreślali to rektorzy obu uniwersytetów, opowiadając o korzyściach z połączenia sił w sferze badań, rozwoju innowacji i współpracy powoływanych na uczelniach spółek.
„Federalizacja obydwu naszych uczelni to wspaniała szansa, żeby połączyć obszary badawcze, które wykraczają poza zakres tego, czym się zajmujemy jako autonomiczne uniwersytety. Obie uczelnie – UW i WUM – są komplementarne pod względem specjalizacji, profili badawczych i posiadanej aparatury. Wspólnie możemy podejmować znacznie większe wyzwania niż osobno. Wzbogacając nasze działania o współpracę z przemysłem, możemy wiele osiągnąć, zwłaszcza że dzisiaj punkt styku medycyny i innowacyjnych technologii jest niezwykle istotny” – mówił prof. UW dr hab. Marcin Pałys, Rektor UW, otwierając spotkanie Klubu Innowacji Plus – Federacja dla Zdrowia.
„Federacja przyniesie korzyści obydwu społecznościom akademickim – zarówno studentom jak i pracownikom. Oba uniwersytety pochodzą z jednego pnia, który około 70 lat temu został podzielony. Powstał wówczas wielki Uniwersytet Warszawski, jednak bez całego obszaru medycyny. Obecne zbliżenie uczelni jest zupełnie naturalną tendencję – świetnie się uzupełniamy. Razem będziemy silniejsi, będziemy pełną, uniwersalną uczelnią wyższą. Przy tym federalizacja daje możliwość zachowania tożsamości obu uczelni. Na połączeniu sił możemy jedynie zyskać” – mówił prof. hab. n. med. Mirosław Wielgoś, Rektor WUM.
Czy zabiją nas superbakterie, czy ocali sztuczna inteligencja?
Antybiotykooporność znalazła się w 2019 r. na liście 10 największych zagrożeń zdrowotnych WHO. Krajowy Ośrodek Referencyjny ds. Lekowrażliwości Drobnoustrojów od kilku lat obserwuje wzrost występowania w Polsce szczepów takich bakterii. Tylko w ostatnich miesiącach media donosiły o kolejnych przypadkach infekcji lekoopornymi szczepami bakterii w Białej Podlaskiej, Toruniu i Zielonej Górze. „W oparciu o naturalne mechanizmy i metody udaje nam się usuwać bakterie antybiotykooporne z przewodu pokarmowego chorych w 80% przypadków. Jedynym warunkiem jest, że pacjent nie przyjmuje żadnych antybiotyków po tym zabiegu, co niestety nie zawsze jest możliwe ze względu skomplikowaną sytuację chorych. Metoda polega na transferze bakterii ekstrahowanych z przewodu pokarmowego zdrowego człowieka do chorego skolonizowanego przez antybiotykooporną bakterię” – mówił podczas wystąpienia w Klubie Innowacji Plus dr n. med. Jarosław Biliński z WUM, jeden z twórców powstającej właśnie spółki Human Biome Institute.
Kiedy w latach 60-tych ubiegłego wieku antybiotyki wchodziły na rynek, eliminowały praktycznie 100% zakażeń. Dzisiaj, ze względu na ich nadużywanie, skuteczność zaczyna spadać. Mikroorganizmy stopniowo uodporniły się na stosowane leki, nabywając geny oporności od innych gatunków bakterii albo w efekcie mutacji. To sprawiło, że na świecie i w Polsce pojawiły się superbakterie, z którymi nie potrafimy sobie poradzić. Firmy farmaceutyczne i przemysł nie nadążają z odkrywaniem nowych antybiotyków. Wróciliśmy do ery pre-antybiotykowej i musimy szukać alternatywnych sposobów leczenia zakażeń bakteryjnych.
Celem działania spółki Human Biome Institute jest walka z antybiotykoopornością bakterii poprzez naturalną jej eliminację. Udowodniono, że aż do 70% zakażeń ogólnoustrojowych takimi bakteriami dochodzi poprzez przenikanie z przewodu pokarmowego. Naturalnym rozwiązaniem tego problemu może być transplantacja mikroflory jelitowej. Zespół Human Biome Institute jako pierwszy na świecie udowodnił skuteczność tej metody w eradykacji bakterii antybiotykoopornych. „Mamy praktycznie wszystko, żeby wkrótce wystartować i wejść na rynek. Pracujemy jeszcze nad stworzeniem zgodnego z GMP modelu wytwarzania najwyższej jakości preparatów” – dodawał Jarosław Biliński.
Czas odgrywa kluczową rolę. W ciągu najbliższych kilkudziesięciu lat liczba zgonów z powodu zakażeń bakteryjnych może być liczona w milionach rocznie. Przy tym koszty leczenia pacjentów zarażonych bakteriami antybiotykoopornymi są znacznie wyższe niż w przypadku innych infekcji. Według danych amerykańskich różnica wynosi od 10 do 40 tys. USD. Według opublikowanego w 2014 r. raportu przygotowany przez ekspertów z Review on Antimicrobial Resistance, komisji utworzonej przez brytyjski rząd, do 2050 r. w efekcie wzrostu oporności na antybiotyki na świecie może umierać każdego roku nawet 10 mln w ludzi. Jeśli te prognozy się sprawdzą, zakażenia bakteryjne wyprzedzą pod względem śmiertelności raka, cukrzycę i inne choroby. Szacuje się, że w wypadkach drogowych na świecie rocznie ginie 1,2 mln ludzi.
Szczepionka na raka
Superbakterie to oczywiście nie jedyne wyzwanie. Jedną z najczęstszych przyczyn śmierci w krajach rozwiniętych są nowotwory. W Polsce na choroby nowotworowe zapada kilkaset tysięcy osób rocznie. Pomimo wyraźnej poprawy wyników leczenia obserwowanej na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat, standardowe metody leczenia takie jak chemioterapia, radioterapia i interwencja chirurgiczna nie są wystarczająco skuteczne. Dlatego w ostatnich latach nastąpiła eksplozja zainteresowania różnymi rodzajami immunoterapii przeciwnowotworowych. Wyjątkowe osiągnięcia w tym obszarze mają twórcy spółki ExploRNA Therapeutics, która wykorzystuje unikatowe doświadczenie w modyfikowaniu mRNA oraz immunologii naukowców z UW oraz WUM.
„Informacyjne mRNA przeżywa obecnie rewolucję w kontekście zastosowań terapeutycznych. Pozwala na uzyskanie dowolnego białka o znaczeniu terapeutycznym, a przy tym stanowi bezpieczniejszą alternatywę dla terapii genowej, ponieważ nie wymaga ingerowania w genom. My skupiamy się na niewielkiej, ale niezwykle istotnej części całego mRNA. To tzw. cap stanowiący zaledwie 1 promil całej cząsteczki. Właśnie tam zaczyna się biosynteza białka a opatentowane przez nas modyfikacje mają istotny wpływ na trwałość i produktywność mRNA” – wyjaśniał prof. Jacek Jemielity z UW, założyciel ExploRNA Therapeutics. Wcześniej zespół prof. Jacka Jemielitego opracował prostą formułę, która umożliwia zwiększanie trwałości i produktywności cząsteczki białka. Licencje na ten wynalazek zostały sprzedane do największych firm na świecie, a obecnie trwają badania kliniczne związane z jego wykorzystaniem w obszarze onkologii i w szczepionkach przeciw chorobom zakaźnym.
„Teraz skupiliśmy się na dalszym uproszczeniu metody wytwarzania, która ułatwiłaby jej wykorzystanie w przemyśle na większą skalę. Udało się dzięki temu stworzyć strukturę cap nowej generacji. Opatentowane technologie zostaną wykorzystane w immunoterapii przeciwnowotworowej, zwalczaniu chorób autoimmunizacyjnych i chorób rzadkich. Spektrum potencjalnych zastosowań jest jednak o wiele szersze” – mówił prof. Jacek Jemielity.
Sztuczna inteligencja wesprze lekarza
W szpitalach zgromadzone są ogromne ilości danych – wyniki badań laboratoryjnych, obrazowych czy opisowych. Wraz z rozpoznaniem stanowią one niezwykle użyteczną bazę danych, które mogą być wykorzystane do uczenia maszynowego. Nowoczesne algorytmy sztucznej inteligencji pozwalają na identyfikowanie korelacji, dzięki którym można w sposób automatyczny postawić wstępną diagnozę wielu poważnych chorób. Rozwiązania te docelowo mają wspierać pracę lekarzy, dostarczając podpowiedzi i sugerując rozwiązania, pozostawiając jednak w jego rękach ostateczną decyzję.
Spin off o nazwie Saventic Health pracuje nad zautomatyzowanymi systemami wspierania decyzji podejmowanych przez lekarzy. Stworzona przez spółkę platforma SARAH znajduje zastosowanie w trzech obszarach: dostarcza wsparcie dla lekarzy POZ w szybkim podejmowaniu decyzji i kierowaniu chorych do właściwych specjalistów, wspiera wczesną diagnostykę – a docelowo także wybór terapii – chorób nowotworowych w oparciu o badania krwi oraz umożliwia wykrywanie bardzo rzadkich chorób, z którymi lekarze nigdy wcześniej nie mieli do czynienia. „Ochrona zdrowia zmaga się dzisiaj z licznymi wyzwaniami. Mamy za mało lekarzy, którzy zmuszeni są do obsługi rosnącej liczy pacjentów. Przez to nie są w stanie poświęcać dostatecznie dużo czasu na analizę poszczególnych przypadków. Często o wiele łatwiej zlecić dodatkowe badania specjalistyczne, niż skupić się na dokładnym zbadaniu pacjenta. Opracowana przez nas platforma, wykorzystując nowoczesne techniki sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego a także lekarską wiedzę ekspercką oraz ogromne ilości danych historycznych zgromadzonych w polskich szpitalach, dostarcza lekarzom kluczowych informacji pozwalających błyskawicznie diagnozować i dobierać terapie” – mówił prof. dr hab. Grzegorz Basak z WUM, jeden z założycieli Saventic Health.
Saventic Health opracowała m.in. algorytm wykrywających wyjątkowo rzadką chorobę Gaucher’a. Według statystyk w Polsce może być ok. 500 osób chorych na tę chorobę. Tymczasem wiadomo zaledwie o 80 takich przypadkach. Należy założyć, że pozostałe przypadki po prostu nie zostały dotychczas wykryte. Gdyby pracę lekarzy wspierała platforma SARAH, istnieje duża szansa, że zidentyfikowaliby pacjentów, których należy skierować na badania przesiewowe i dodatkową diagnostykę. Firma opracowała także skuteczny w 82% przypadków algorytm wykrywania nowotworu krwi w oparciu o dane biochemiczne oraz algorytm określający rodzaj takiego nowotworu, którego skuteczność przekracza 90%.
Innym przykładem zastosowania sztucznej inteligencji do celów medycznych jest spółka Smarter Diagnostics, która opracowała metodę oceny badań obrazowych Rezonansu Magnetycznego (MRI) w oparciu o głębokie sieci neuronowe. Umożliwia ona w pełni automatyczną ocenę obrazów i generuje ustrukturyzowany, obiektywny i ilościowy raport, z dokładnością oceny porównywalną z ekspertami radiologii ortopedycznej. Wdrożenie rynkowe tego rozwiązania w placówkach obrazowania MRI oraz klinikach ortopedii pozwoli nie tylko znacząco poprawić jakość procesu monitorowania ścięgna Achillesa, ale też umożliwi redukcję kosztów diagnostyki i zmniejszenie obciążenia radiologów. Warto dodać, że urazy ścięgna Achillesa to jedne z najczęstszych urazów ortopedycznych. Ich ocena jest niezwykle istotna na każdym etapie diagnostyki, leczenia i rehabilitacji – szczególnie w medycynie sportowej. „Obecnie ocena bazująca na obrazowaniu medycznym jest procesem czasochłonnym, subiektywnym i kosztownym. Jednocześnie znacząco wzrasta obciążenie lekarzy radiologów, co wpływa na obniżenie ich dostępności oraz zmniejszenie możliwości szczegółowej oceny. Optymalizacja czasu pracy radiologa jest niezwykle istotna. Dzięki temu można chronić zdrowie taniej i skutecznie. Powstająca spółka Smarter Diagnostics specjalizuje się w narzędziach do automatycznej diagnostyki i detekcji opartych na algorytmach sztucznej inteligencji” – mówił Bartosz Borucki z UW, jeden z założycieli nowej spółki.
Ryzyko zapisane w genach
Innym obszarem, z którym ochrona zdrowia wiąże ogromne nadzieje, jest genetyka. Nowoczesna opieka medyczna jest coraz silniej oparta na indywidualnych potrzebach i predyspozycjach konkretnego pacjenta. Te predyspozycje zapisane są w genach, czyli zestawie instrukcji, z którymi się rodzimy, i które warunkują nie tylko nasz wygląd czy zachowanie, ale też podatność na choroby i odpowiedź organizmu na poszczególne metody leczenia.
Wszystkie geny człowieka odczytano po raz pierwszy w 2003 roku. Ich analiza trwała kilkanaście lat. Postęp technologiczny sprawił, że dziś właściwie każdy z nas ma możliwość odczytania swoich genów w czasie kilku tygodni. W ten sposób można zyskać informacje, które pomogą lepiej zadbać o własne zdrowie. „Nie ma przeciętnych pacjentów i standardowej profilaktyki. Genetyka indywidualizuje opiekę medyczną. Geny sprawiają, że jesteśmy unikalni – to instrukcje, które budują nasz organizm, ale decydują również o tym, na co zachorujemy. Dzięki sekwencjonowaniu nowej generacji wszystkie geny można odczytać w kilka tygodni przy stosunkowo niewielkim koszcie” – mówiła dr hab. med. Anna Wójcicka, założycielka Warsaw Genomics, spółki oferującej badania genetyczne dla każdego.
Dzięki badaniom genetycznym potrafimy przewidzieć czy zachorujemy na nowotwór, czy grozi nam choroba serca czy też inna choroba, której można by było zapobiec, gdybyśmy wcześniej znali ryzyko. Potrafimy przewidzieć, jaki lek nam pomoże, a jaki nam wyłącznie zaszkodzi. Warto wiedzieć wcześniej, by móc zareagować. Warto badać się i leczyć w sposób, który jest dopasowany do naszych indywidualnych potrzeb. „Wiedza o tym, że istnieje znaczne ryzyko zachorowania na chorobę Parkinsona, Alzheimera, celiakię czy choroby serca albo nowotwory, pozwala podejmować odpowiednio wcześniej działania profilaktyczne. Geny decydują także o tym, że niektóre sposoby leczenia będą bardziej skuteczne od innych” – dodawała Anna Wójcicka.
Klub Innowacji Plus Federacja dla Zdrowia został zorganizowany w ramach niedawno uruchomionej jednostki – Centrum Współpracy i Dialogu Uniwersytetu Warszawskiego, platformy współpracy z otoczeniem, realizującej trzecią misję Uniwersytetu, która skupia się właśnie na budowaniu relacji z otoczeniem.
