Személyre szabott kemoterápiával reformálnák meg a rákgyógyítást az Óbudai Egyetem és az ELKH kutatói

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

– A kemoterápia olyan, mint egy baromi jó sportautó, amivel csak hatvannal megyünk az autópályán, mert amikor kitalálták, akkor még hatvanra tervezték, nem háromszázra. Nekünk most ezt a sebességet kellene legalább százhúszra növelni – érzékeltette Füredi András, az ELKH Természettudományi Kutatóközpont Enzimológiai Intézet Gyógyszerrezisztencia kutatócsoportjának tudományos munkatársa, biofizikus az Óbudai Egyetem Kiberorvosi Kompetencia Központjának (KIKOK) múlt csütörtökön megrendezett szakmai napján, hogyan igyekeznek a Physcon kutatócsoporttal közösen növelni a kemoterápiák hatékonyságát, és reményt adni a rákos betegeknek a gyógyulásra.

A rendezvényen a KIKOK és partnerei, a 3DHistech Fejlesztő Kft. és az ELKH TTK munkatársai mutatták be, hogy hol tart az Európai Kutatási Tanács által támogatott, 2020 és 2024 között futó, összesen több mint 2,3 milliárd forinttal megfinanszírozott projekt, azon belül is a kiberorvoslási fejlesztések. A daganatterápiák személyre szabásán túl a tumorok hatékonyabb elemzéséhez és a pontos diagnosztikához a patológia területét is igyekeznek felvértezni a legújabb technológiai vívmányokkal: robotkarral felszerelt mintatovábbító és automatizált archiválórendszert terveztek a laborok hatékonyságának növelésére, és igyekeznek lehetővé tenni a patológusoknak, hogy a szövetmintákat ne csak kettő, de a virtuális valóság segítségével rögtön három dimenzióban láthassák. 

Füredi András biofizikus és rákkutatóForrás: Óbudai Egyetem

Kicseleznék a gyógyszerrezisztens rákos sejteket

Füredi előadásában elmondta, hogy a rosszindulatú daganatok kezelésének egyik sarokköve ma is a kemoterápia, amelyre kezdetben általában jól reagál a beteg. Ez azonban nem időtálló, méghozzá azért nem, mert ha többször ismétlik meg, egy idő után gyógyszerrezisztencia alakul ki, és a beteget elveszítik. A rákos sejt ugyanis elkezdi kicselezni a gyorsan osztódó sejteket célba vevő kemoterápiás kezeléseket: egyszerűen leállítja az osztódását, visszaveszi a fehérjék fejlesztését, vagy „kiköpködi” magából a kemoterápiás vegyületeket.

Hogyan tehetjük sikeresebbé a kezeléseket, ha a tumorsejtek így viselkednek? Fejlesszünk gyógyszert? Legalább 10-12 évbe telik, mire ezek eljutnak a betegekig, dollármilliárdokba kerülnek, és 10 százalék alatti a sikerrátájuk. Készítsünk új gyógyszerkombinációkat? Ehhez hosszas klinikai tesztek kellenek, és viszonylag szűk az a betegkör, ahol pont az adott kombináció működik jól. Esetleg ismert terápiákat alkalmazzunk másként? Ezek jelentenék a kemoterápiák úgynevezett off-label alkalmazását, viszont megalapozott eredmények nélkül ezek nem alkalmazhatóak a kórházi gyakorlatban – mondta Füredi.

Mindezek miatt a kutatók úgy döntöttek, a meglévő kemoterápiák hatását igyekeznek optimalizálni, mivel ezek olcsók, hozzáférhetők, a betegek széles spektrumában – az összes rákbeteg kétharmadánál – alkalmazhatók , és működnek. Füredi elmondta: 1945-ben a gyerekkori leukémiák halálozási rátája 99 százalék volt, a kemoterápiák megjelenése viszont ezt az 1 százalékos túlélési arányt először 50 százalékra, majd 80 százalékra emelte. 

Személyre szabott kemoterápia szoftveres optimalizálással

A kemoterápia tehát nélkülözhetetlen eszköz, annak ellenére, hogy még napjainkban is az „egy méret mindenkire” (one size fits all) elv alapján használják, vagyis az azonos típusú rákkal diagnosztizált betegeket azonos protokoll szerint, azonos gyógyszerekkel kezelik, és nem veszik figyelembe azokat a jelentős egyéni különbségeket, amelyek befolyásolhatják a terápia hatékonyságát. 

A KIKOK és partnerei ezért jelenleg azon dolgoznak, hogy matematikai módszerekkel egyénekre szabják és optimalizálják a kemoterápiát, eredményeiket pedig preklinikai állatkísérletekkel igazolják. Ehhez génmódosított egéremlőtumor-modelleket használnak, amelyek hasonlítanak az emberekben azonosított, örökletes mellrákhoz. Ezek ugyanannak a génhibának (BRCA1) eredményeként alakulnak ki, mint az embernél, kezdetben ugyanolyan jól reagálnak a kemoterápiás kezelésekre, viszont épp ugyanazokkal a mechanizmusokkal válnak érzéketlenné rájuk, mint amiket feljebb felsoroltunk. 

„Ezekben az egerekben a hagyományos kemoterápiás protokollok ugyanúgy elbuknak egy idő után, mint a betegekben, így a cél olyan egyénre szabott kezelési tervek készítése, amelyek lehetőleg meghosszabbítják az állatok életét vagy akár meg is gyógyítják őket. Ehhez folyamatosan, napról napra adatokat gyűjtünk a kísérleti egerekből, amelyeket felhasználunk az algoritmus-alapú terápiageneráláshoz” –mondta Füredi, aki hozzátette: az eddigi eredmények alapján az egyedre szabott kezelések átlagosan 70 százalékkal hosszabbítják meg a túlélést a hagyományos terápiával szemben. A Qubitnek arra a kérdésére ugyanakkor, hogy ezek az állatkísérletes terápiák mikor léphetnek abba a szakaszba, amikor már embereken lehet őket letesztelni, a „néhány éven belül”-nél pontosabb választ nem tudott adni. 

Robotkar, automatizált szövetminta-szkenner, VR-videók: kiberorvosi technológiák kiállítása az Óbudai Egyetemen.Forrás: Óbudai Egyetem

Robotkar lehet az új munkatárs a laborban

„Nyilván olyan témákhoz nyúltunk hozzá, amikben már voltak eredményeink, és tudtuk igazolni a kutatói kiválóságot, de az az érdekes, hogy a daganatkutatás nincs meg digitális patológia nélkül. Tehát ha kicsit hátralépünk, a látszólag távoli területek, a személyre szabott kemoterápia és a digitális patológia esetén is láthatóvá válik, hogy a daganatok szövettani elemzése és a különböző alaktani sajátosságok egy daganatban, valamint az ezekhez kapcsolódó bioinformatikai információk nagyon szorosan összefüggenek a daganat meggyógyításának és eltüntetésének kérdéseivel” – mondta a Qubitnek Galambos Péter, a KIKOK vezetője.

A 3DHISTECH Fejlesztő Kft. például a világ első teljes patológiaimetszet-előkészítő és kiértékelő automata rendszerét fejleszti. Ez azt jelenti, hogy az automata képes megfesteni, majd befedni a levett szövetmintákat, aztán egy robotkar megfogja az apró lemezeket, és a megfelelő helyre rakja őket. Ez egyszerűnek tűnik, a működtetéshez azonban egy YOLO nevű algoritmusra van szükség, ami képes felismerni a lemezek helyzetét és ennek megfelelően pozicionálni a robotkart. Ezen kívül a teljes sejtek izolálására és molekuláris elemzésére szolgáló, lézeres, úgynevezett microdissector-manipulátor-optikai szkenner rendszert is fejlesztenek.

Galambos a Qubitnek elmondta, hogy a kiállított szkennerhez hasonlót már használnak a magyar kórházak, viszont a robotizált mintatovábbítás még sehol a világon nincs használatban. A kiállításon a videón is látható, működő prototípust állították ki, ami jelenleg a tanúsítás fázisában van. „Egy nagy kapacitású szkenner önmagában 100-200 millió forint, a robotos rendszernek a gyártási költsége durván 20-40 millió forint között mozog, a fedő és a festő automaták pedig önmagukban egyenként több tízmillió forintos berendezések” – mondta.

Éjjel-nappal labormunka

Arra a kérdésre, hogy ezek a robotkarok jelenthetnének-e megoldást a szakdolgozó-hiányra, Galambos azt mondta, hogy részben igen: „A laborokban folyamatosan nő a feldolgozandó minták mennyisége. És az, hogy egyik gépből kiveszem a mintát, berakom a másikba, utána megy a szkennerbe, majd berakom az archívumba, ennek a folyamatnak a manuális lebonyolítása nagyon időigényes. A covididőszak is rámutatott arra, hogy egy orvosi vagy egy élettudományi kutatólaborban az áteresztőképesség, vagyis hogy mennyi mintát képesek feldolgozni, nagyon nagy jelentőségű”.

„Azzal, hogy robotizáltuk ezt a folyamatot, tehát effektíve robotkar továbbítja a mintákat, lehetőség nyílik arra, hogy akár 0-24-ben, több műszakban lehessen működtetni egy patológiai mintákat digitalizáló gyártósort. A minták enzimekkel történő kezelését, ezek lefedését és a digitalizálást akár lekapcsolt lámpák mellett, zárt ajtók mögött, éjjel-nappal is tudja végezni a berendezés. Ez a jövő. Ebbe az irányba megyünk. És igen, szakdolgozói kapacitást lehet ezzel megtakarítani. Nyilván a hétköznapokban azzal találkozunk, hogy a kórházakban ápolóhiány van, orvoshiány van, ez szembetűnő. De ugyanez megjelenik a másik oldalon az élettudományi, klinikai laboratóriumokban is. És ott sem mindegy az, hogy az ott lévő, több száz milliót érő berendezések napi 8 órában vagy a nap 24 órájában dolgoznak” – mondta Galambos.

Galambos Péter, a KIKOK igazgatójaForrás: Óbudai Egyetem

És hogy segíthet a VR?

A minták digitalizálása után érkezünk el a következő problémához. „Azt tudni kell, hogy egyetlen lemez digitalizálásából 150-200 gigabájtos adatok jönnek le. Brutális adatmennyiségek. Ezt valamilyen formában meg kell tudni jeleníteni. Ez most lapozható képekként történik, amikbe az egérrel bele lehet zoomolni, de azt már az orvosnak kell elképzelnie, hogy az a sok rétegfelvétel hogyan áll össze egy volumenné. Ez probléma, és a 3D-s megjelenítés erre igyekszik választ adni” – mondta Galambos arról, miért érné meg beemelni a virtuális valóságot a patológusok mindennapjaiba.

Az előadáson szintén elhangzott, hogy a patológusok ezeket a hatalmas felbontású képeket időnként két-három képernyőn nézegetik, miközben egy negyediken jegyzetelnek vagy épp konzultálnak egy kollégával. A virtuális valóság mindezt egy háromdimenziós térben helyezné el, ahol az egyes szövetminták mozgathatók, egymásra helyezhetők és forgathatók lehetnének. A kutatócsoport jelenleg gyakorló orvosok bevonásával azt igyekszik kikísérletezni, hogyan használhatnák a VR-alapú megjelenítést hatékonyan a patológusok. 

„Van, aki idegenkedik, mert nem tudja elképzelni, ez miben adhat többet, de miután felhelyezi a sisakot, és látja, hogy térfogatokat lehet kijelölni, annotálni lehet, térbeli jelenségekhez lehet jelölőket tenni vagy hangjegyzeteket eltárolni digitális formában, akkor belátja, hogy ilyesmire szükség van. Hogy ez pont ilyen formában fog-e 2-3 év múlva a patológusok kezébe kerülni, azt nem tudom megmondani, de abban, hogy fontos, amit ezzel csinálunk, biztos vagyok” – tette hozzá Galambos.

Eljuthatnak a kórházakba?

Most már csak az a kérdés, hogy mit fognak mindebből érzékelni a köztudottan alulfinanszírozott állami kórházak. Galambos szerint a digitális patológiai szoftver nem lesz drága dolog, az valószínűleg a világ minden részébe el tud jutni. „De gyorsulnak a távközlő hálózatok, ami praktikusan azt jelenti, hogy a világ minden, internetet elérő pontján le lehet rakni egy számítógépet, és az ott dolgozó patológus szakértelmét bárhova el lehet juttatni. Ilyen értelemben tehát demokratizálódott és helyfüggetlenné vált a patológia – ahogy a radiológia is. Ha megkérdeznénk a radiológus szakorvosokat, hogy ki dolgozik Norvégiában és Finnországban esténként, megdöbbentő számokat kapnánk. Ugyanez érvényes a szövettanra is. Mindegy, hol vagyunk, mindenhol be lehet menni egy adatbázisba”.

A KIKOK igazgatója szerint ráadásul a mintákat digitalizáló eszközök, az úgynevezett szkennerek is bevethetőek lesznek a magyar kórházakban. „A finanszírozásnak több aspektusa van. Van, amikor az infrastruktúrát kell fizetni meg a béreket folyósítani, ami folyó fizetési kötelezettséget jelent, és ezek a nehezebben kezelhető dolgok. Az, hogy néha ki kell adni pár száz milliót egy drága berendezésre, ami egyébként óriási értéket közvetít a klinikai alkalmazásban, valahogy könnyebben megy idehaza és minden közegészségügyi rendszerben. Erre általában meg lehet találni a forrásokat. Ami nagyon nehéz, és amiért mi nem sokat tehetünk, az az egész egészségügyet terhelő folyó fizetési kötelezettség”.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: