U.S. Food and Drug Administration

Rozmowa z Danielą Verthelyi, Chief, Laboratory of Immunology, Office of Biotechnology Products, Office of Pharmaceutical Quality, CDER

Aby skutecznie regulować produkty, które diagnozują, leczą lub zapobiegają chorobom zakaźnym, naukowcy i recenzenci w Center for Drug Evaluation and Research muszą zrozumieć bakterie, wirusy i pasożyty, które powodują choroby. Naukowcy z CDER prowadzą wiele programów mających na celu rozwój nauki regulacyjnej i badań nad patogenami – czynnikami, które wywołują infekcje lub choroby. W Biurze Produktów Biotechnologicznych CDER bada się wiele patogenów – od bakterii przenoszonych przez żywność i krew, po infekcje wywoływane przez pasożyty i wirusy, takie jak wirus Zika. Zadaniem CDER jest poprawa zdrowia publicznego poprzez przegląd, regulacje i badania nad potencjalnymi metodami leczenia. W jaki sposób badania nad bakteriami i wirusami pomagają w opracowywaniu i ocenie leków? Zbadajmy to.

Zaczniemy od podstaw. Czym są patogeny?

Patogeny to wirusy, bakterie, grzyby i pasożyty, które atakują organizm i mogą powodować problemy zdrowotne. Wąglik, HIV, wirus Epsteina-Barr i wirus Zika to przykłady patogenów, które wywołują poważne choroby.

Dlaczego badania nad patogenami są ważne?

Kluczowym elementem naszej misji jest zapewnienie, że decyzje dotyczące zatwierdzania leków są oparte na najlepszych dostępnych danych naukowych. Aby to osiągnąć, korzystamy z wiedzy ekspertów i doświadczenia z pierwszej ręki w zakresie pojawiających się chorób oraz najnowszych technologii diagnozowania i leczenia. CDER reguluje wiele produktów stosowanych w leczeniu pacjentów z chorobami zakaźnymi wywoływanymi przez patogeny, dlatego ważne jest, abyśmy rozumieli, w jaki sposób infekcje stają się chorobami i jak patogeny oddziałują na siebie w ludzkim organizmie.

Jak wasze badania pomagają w opracowywaniu i zatwierdzaniu leków?

Badania pomagają nam zrozumieć niektóre z problemów, które można napotkać podczas opracowywania potencjalnych produktów leczniczych na konkretne choroby zakaźne. Musimy mieć pewność, że zadajemy właściwe pytania podczas przeglądu potencjalnych metod leczenia. Im lepiej zrozumiemy patogeny i produkty stosowane w leczeniu wywoływanych przez nie chorób zakaźnych, tym lepiej będziemy mogli regulować produkty służące do ich leczenia. Możemy wykorzystać naszą wiedzę, aby zrozumieć, jakie pytania należy zadać, aby rozwiązać potencjalne problemy związane z bezpieczeństwem. Na przykład, możemy wykorzystać modele zwierzęce, aby zrozumieć zmiany, które korelują z ochroną i wykorzystać je jako biomarkery. Krótko mówiąc, wiedza, którą zdobywamy dzięki naszym badaniom, często przekłada się na bardziej ukierunkowane przeglądy i szybsze zatwierdzanie terapii zakażeń.

Podaj mi kilka przykładów ważnych odkryć z badań CDER

Dr David Frucht (p.o. dyrektora, DBRR II) opracował modele myszy z infekcją wąglika w ich krwi. Umożliwiło nam to zbadanie interakcji między gospodarzem a patogenem oraz zbadanie skuteczności potencjalnych metod leczenia.

Inny sukces miał miejsce podczas epidemii wirusa Ebola w ubiegłym roku. Laboratorium kierowane przez dr Kathleen Clouse (dyrektor, DBRR I) opracowało lepsze procedury badawcze do badania wirusa Ebola, wykorzystując niezakaźne składniki wirusa do badania, w jaki sposób wnika on do ludzkich komórek i je infekuje. Obecnie jesteśmy w stanie testować potencjalne metody leczenia, które blokują wnikanie wirusa Ebola lub jego replikację bez narażenia na kontakt z zakaźnym wirusem. Jej laboratorium opracowuje podobny system dla wirusa Zika.

Moje laboratorium opracowało nowy model infekcji wirusem Zika u myszy immunologicznie kompetentnych. Jest to model mysi, który pozwoli nam badać odpowiedź immunologiczną na wirusa. Dzięki zrozumieniu, które komórki odpornościowe są ważne w odpowiedzi na zakażenie wirusem Zika i które przyczyniają się do rozwoju choroby, będziemy mogli lepiej oceniać ryzyko proponowanych terapii.

A może krótki przegląd patogenów obecnie badanych

Laboratoria w OBP zajmują się wieloma różnymi patogenami. Badamy Bacillus anthracis, który powoduje zakażenie wąglikiem, potencjalnie śmiertelną chorobę zakaźną. Laboratorium doktora Fruchta pracuje z osłabioną wersją bakterii, która nie jest w stanie wywołać wąglika u ludzi, ale nadal jest bardzo przydatna do badań.

Innym jest wirus Epsteina-Barr, który jest jednym z najszerzej rozpowszechnionych wirusów u ludzi, wywołującym mononukleozę zakaźną.

Oczywiście, jest też ludzki wirus niedoboru odporności – HIV, badany również przez laboratorium doktora Clouse’a. Jak wiadomo, wirus ten rozprzestrzenia się przez pewne płyny ustrojowe i atakuje układ odpornościowy organizmu, a konkretnie podzbiór limfocytów T, często nazywanych limfocytami T. Z czasem HIV może zniszczyć wiele z nich. Z czasem HIV może zniszczyć tak wiele z tych komórek, że organizm nie może zwalczyć infekcji, które są łatwo rozwiązywane u osób bez HIV.

Teraz, czasami moje laboratorium pracuje nad mikrobami, które służą jako modele dla innych, bardziej patogennych mikrobów. Na przykład badania, które moje laboratorium przeprowadza na wirusach Sindbis i Tacaribe służą jako modele do badania innych wirusów, które są wysoce patogenne dla ludzi, takich jak wirusy Ebola, Junin i Machupo, które powodują gorączkę krwotoczną. Dzięki tym modelom oceniamy wpływ infekcji i możliwych terapii na ośrodkowy układ nerwowy, szczególnie u noworodków.

Niektóre wirusy są po prostu wykorzystywane jako narzędzia w laboratorium. Na przykład wirus pęcherzykowego zapalenia jamy ustnej (VSV) jest wykorzystywany w laboratorium jako narzędzie do badania roli białek pochodzących z innych wirusów. VSV pomaga naukowcom ocenić efekt działania tych białek bez użycia całego wirusa, dzięki czemu badanie patogenu jest bezpieczne.

Moje laboratorium przygląda się również wirusowi Zika, o którym tak wiele słyszeliśmy. Podczas gdy Zika zwykle powoduje łagodną chorobę grypopodobną, został on powiązany z problemami w rozwoju układu nerwowego oraz z zespołem Guillain-Barre, chorobą autoimmunologiczną, która obejmuje układ nerwowy. Odkrycia te podkreśliły pilną potrzebę opracowania nowych metod diagnostyki, leczenia i szczepionek. Nasze laboratorium wykorzystało wiedzę zdobytą podczas pracy z wirusem Tacaribe do opracowania nowego modelu infekcji, który jest bardziej reprezentatywny dla choroby ludzkiej niż istniejące modele zwierzęce. Używając tego modelu badamy, czy odpowiedź immunologiczna na wirusa odgrywa szkodliwą rolę w niektórych przypadkach infekcji wirusem Zika prowadzących do chorób neurologicznych. Poznanie typów reakcji immunologicznych, które mogą być związane z niepożądanymi efektami, pomaga recenzentom skupić się na możliwych problemach bezpieczeństwa w leczeniu kandydatów.

Dlaczego tak wiele uwagi poświęca się odpowiedziom immunologicznym?

W naszym laboratorium badamy odpowiedź immunologiczną, ponieważ objawy wielu chorób zakaźnych są częściowo spowodowane przez patogen, a częściowo są efektem ubocznym walki, jaką toczy układ odpornościowy w celu wyeliminowania patogenu. Na przykład, wspomniałem wcześniej o wirusie Tacaribe. W tej infekcji silna odpowiedź immunologiczna na wirusa powoduje uszkodzenie móżdżku, części mózgu zajmującej się równowagą. Łączymy to, czego dowiadujemy się o patogenach i to, co wiemy o mechanizmie działania produktu, aby pomóc nam przewidzieć możliwe ryzyko i pomóc nam zadawać właściwe pytania sponsorom.

Czy wszystkie badane patogeny występują w Stanach Zjednoczonych?

Niekoniecznie. Na przykład pasożyt leiszmanii, który badamy dzięki grantowi demonstracyjnemu od Światowej Organizacji Zdrowia, nie występuje w tym kraju, ale jest zaniedbaną chorobą, która dotyka miliony ludzi na całym świecie. Warto zauważyć, że stała się ona problemem zdrowia publicznego, kiedy amerykańscy żołnierze udali się na Bliski Wschód. Wielu z nich wróciło do domu dotkniętych leiszmaniozą.

Jakie są objawy tej infekcji?

Leiszmanioza rozprzestrzenia się poprzez ukąszenie muchy piaskowej. Niektórzy zakażeni ludzie nie wykazują żadnych objawów ani oznak choroby. Ale ci, u których pojawiają się dowody zakażenia, mają owrzodzenia na skórze, których gojenie może czasami trwać nawet rok.

Jak Pani laboratorium ustala priorytety badań?

Opiera się na znaczeniu dla zdrowia publicznego oraz na tym, co będzie potrzebne do uregulowania terapii przeciwbakteryjnych i przeciwwirusowych. Na początku 2016 roku Światowa Organizacja Zdrowia uznała wirus Zika za zagrożenie dla zdrowia publicznego o zasięgu międzynarodowym. CDER rozpoczął badania nad wirusem, ponieważ wiedzieliśmy, że wkrótce będziemy musieli regulować leki małocząsteczkowe i terapie biologiczne. Stworzenie modeli do badania wirusa Zika i jego wpływu na ośrodkowy układ nerwowy jest ważne dla rozwoju i regulacji terapii i szczepionek przeciwko wirusowi Zika. Zwracamy jednak również uwagę na to, co może pojawić się w przyszłości, zarówno jeśli chodzi o patogeny, które mogą stać się problemem, jak i nowe terapie i metody ich zwalczania.

Jak bezpieczna jest praca z potencjalnie zakaźnymi patogenami?

Personel pracujący w laboratorium jest dokładnie przeszkolony w zakresie bezpiecznej pracy z patogenami. Laboratoria mają ścisłe zasady i przepisy, które mają na celu utrzymanie bezpieczeństwa badaczy i personelu pomocniczego. W niektórych przypadkach wirusy lub szczepy bakterii, których używamy w badaniach, nie są patogenne dla ludzi, w tym szczep wąglika używany w jednym z laboratoriów. Jednak nawet wtedy nasze badania są prowadzone z zastosowaniem wszystkich wymaganych procedur i kontroli zamknięcia. Na przykład, fizyczna hermetyzacja jest zapewniona przez pracę w kapturach bezpieczeństwa biologicznego i stosowanie laboratoriów z „ujemnym ciśnieniem powietrza”. Ten rodzaj systemu pozwala na przepływ powietrza do izolowanego pomieszczenia, ale nie pozwala na jego ucieczkę z pomieszczenia, w którym prowadzone są prace. Nic nie może wydostać się do głównego laboratorium i na korytarze, więc nie ma zagrożenia dla osób przebywających na terenie kampusu.

Dodatkowo nasi pracownicy używają środków ochrony osobistej (PPE), które chronią ich przed zakażeniem. Stosują oni również staranne procedury usuwania PPE przed opuszczeniem laboratorium, aby jeszcze bardziej ograniczyć rozprzestrzenianie się patogenów. Wreszcie, każde Centrum posiada zespół naukowców, których zadaniem jest zapewnienie bezpieczeństwa w laboratorium.