Che cosa sono le Medicine? La rivoluzione BioTecnologica della Terapia: dalle Erbe, ai Farmaci alle Terapie Geniche alle Terapie Digitali

Che cosa sono le Medicine?

Il ruolo del guaritore è un’antica vocazione vecchia come l’umanità stessa.

Scheletri umani risalenti al 6500 a.C. portano le cicatrici di interventi medici tra cui, incredibilmente, la chirurgia cerebrale.

Ma la pratica formale della medicina è molto più recente.

Di recente, agli inizi del 1900, la maggior parte delle scuole di medicina non richiedeva nemmeno una laurea; qualsiasi candidato che potesse permettersi le tasse scolastiche veniva ammesso.

In gran parte considerato un mestiere a fianco di altri come il falegname e il fabbro, si potevano trovare aspiranti chirurghi in negozi di barbiere, e molti degli studenti iscritti anche in una scuola prestigiosa come la Harvard Medical School erano spesso analfabeti funzionali.

È stato solo dopo i primi decenni del secolo scorso, che l’educazione medica negli Stati Uniti è diventata professionalizzante, con la pratica teorica e formale di prevenzione, diagnosi e trattamento delle malattie.

Nei decenni successivi ad un’impostazione scientifica della medicina abbiamo, naturalmente, visto incredibili progressi nel campo generale della Salute, in particolare nel campo della sanità pubblica con la quasi eliminazione di molte malattie attraverso gli sforzi di vaccinazione globale.

Le piattaforme diagnostiche emergenti e l’uso di biomarcatori (come il colesterolo o la glicemia) hanno migliorato notevolmente il modo in cui predire e gestire le malattie o determinare quali sono i pazienti più propensi a rispondere ad una determinata terapia.

Non c’è ora nessun’altra area della medicina che evolve così rapidamente come l’area delle terapie mirate – progettate per attaccare caratteristiche specifiche e uniche delle cellule della malattia, risparmiando allo stesso tempo quelle sane.

E gli studenti della Harvard Medical School di oggi, con un tasso di ammissione inferiore al 4% delle richieste totali, sono sicuramente tutti ben più che alfabetizzati.

Così come si è evoluta la pratica della medicina, anche il concetto stesso di ciò che una medicina (una “terapia”) è ha subito importanti cambiamenti.

Medicine a “Piccole Molecole” e Medicine a “Grosse Molecole”

Le radici della moderna industria farmaceutica hanno avuto origine da piccoli farmacisti che si sono poi trasferiti poi nella produzione all’ingrosso di farmaci, alcuni già nel 1600, come la Merck, e aziende chimiche specializzate che hanno scoperto utilizzi medici per i loro prodotti.

Una delle prime pratiche popolari per scoprire nuovi farmaci era quella di prendere grandi librerie di composti chimici e testarli nei confronti di tessuti animali.

Se in quelle biblioteche chimiche si nascondevano potenziali farmaci, questo era certamente un modo per scoprirli.

Come questo approccio è diventato sempre più produttivo, e siamo entrati nell’era dei “piccoli farmaci“, ovvero “piccole molecole“, perché queste sostanze chimiche fatte dagli scienziati tendevano ad essere abbastanza piccole per essere somministrate per via orale e, in seguito, essere assorbite dal sistema digestivo intatti.

Questi sono stati alcuni dei farmaci più venduti e più riconosciuti nella storia, come Lipitor o Prozac.

Ma non tutti i farmaci moderni sono sostanze chimiche di sintesi.

Alcune malattie sono trattate iniettando proteine terapeutiche che, a causa delle loro dimensioni e complessità, sono conosciute come medicinali a “grandi molecole“, molto banalmente possiamo ricordare le iniezioni di insulina, una proteina che regola gli zuccheri normalmente prodotta dal pancreas, per i diabetici.

Storicamente, proteine terapeutiche come queste dovevano essere isolate da fonti naturali; nel caso dell’insulina, queste fonti principali erano i maiali e i cadaveri umani.

Negli anni ’80, tuttavia, i progressi della tecnologia come il DNA ricombinante ha portato gli scienziati a chiedersi se forse potremmo inserire le istruzioni del DNA per la produzione di proteine in altri sistemi cellulari come batteri o ovaie di criceti cinesi (!), e convincerli a produrre per nostro conto proteine terapeutiche come l’insulina.

L’era dei farmaci a “grosse molecole” è stata inaugurata quando Genentech ha realizzato, in quel di San Francisco nel 1978, la produzione di insulina umana tramite batteri utilizzando il DNA ricombinante.

Oggi, sette dei dieci farmaci più venduti negli Stati Uniti sono farmaci con “grandi molecole”, ovvero costituiti da grosse molecole proteiche.

Le Medicine “Programmabili”

Siamo ora ad un altro punto di svolta chiave dove le nostre idee su ciò che cosa possa essere una medicina sta cambiando ancora una volta.

Abbiamo iniziato ad andare oltre i farmaci a base di piccole e grandi molecole per arrivare alla nascita di farmaci programmabili, sotto forma di terapie geniche, cellule ingegnerizzate e microbi progettati.

Questo è un incredibile allontanamento dal nostro concetto tradizionale di terapie, di “Medicina” e di “Farmaco”..

La maggior parte dei farmaci a base di molecole, piccole o grosse, hanno un effetto terapeutico agendo sui tessuti, sulle cellule, sul DNA o sui microbi (batteri, funghi e virus).

Nel caso dei farmaci programmabili, le cellule o il DNA o i microbi sono diventati essi stessi la “medicina”.

Ora l’attenzione per i farmaci programmabili si sposterà dal meccanismo d’azione del farmaco (come funziona il farmaco) alla programmazione del farmaco per agire (come pensa il farmaco).

Questi nuovi farmaci, essi stessi esseri viventi, saranno in grado di percepire la presenza della malattia, sapranno cosa fare quando incontrano quella malattia e sapranno contenersi solo nel luogo della malattia; per poi terminare le loro azioni quando è il momento di fermarsi.

Se abbiamo intenzione di programmare la biologia, la natura vivente della materia, per servire come medicina, ha senso partire dalla fonte e utilizzare il linguaggio di programmazione che la biologia stessa utilizza: il DNA.

Infatti quando il “linguaggio” biologico del DNA è corrotto, o mutato, può dare origine ad uno degli oltre 7000 disturbi noti, la maggior parte dei quali hanno un’origine geneticamente determinata.

Sostituire o riparare un gene difettoso per ripristinare la normale funzione è, per così dire, Il Santo Graal della terapia genica per queste malattie.

Ma la posta in gioco è molto alta e rischiosa quando si modifica potenzialmente il DNA di una persona in modo permanente.

Per decenni, il punto chiave della terapia genica è stato quello di trovare il modo migliore per consegnare una data terapia (in questo caso, un certo gene) alle cellule giuste di un paziente e, una volta “riprogrammata”, come controllare gli effetti della terapia genica o la modificazione per ottenere l’effetto desiderato, senza perderne il controllo.

Questi sono stati grandi ostacoli da superare, con grossi rischi per il paziente, infatti le sfide in questo campo che sono state abbandonate sono molte.

C’è anche la questione connessa all’industrializzazione di queste medicine geniche programmabili: anche quando si dimostra di essere sicuri ed efficaci, produrre queste terapie in quantità sufficienti è molto difficile.

Detto questo, il potenziale della terapia genica e l’aumento delle applicazioni terapeutiche per le nuove tecnologie come CRISPR, una tecnologia di editing genico che agisce come una precisa funzione di ricerca e sostituzione del DNA, sono importantissimi ed incredibilmente allettanti.

Con queste nuove tecniche, ad esempio la CRISPR, siamo sul precipizio di cambiare il corso della malattia umana, il modo in cui la trattiamo, e anche potenzialmente anche la natura dell’uomo stesso, per sempre.

Non solo stiamo cambiando potenzialmente i nostri avversari “naturali”, ovvero le malattie, ma anche la natura della nostra biologia, quella della razza umana in toto.

La grande sfida del Microbioma e del Microbiota, i batteri come Medicine

Se la medicina ha avuto un nemico comune che ha generato molte terapie, è stato proprio la necessità di combattere gli invasori microbici.

Ma nel nuovo millennio le cose stanno cambiando, come ho scritto spesso su questo blog, parlando del microbioma e del microbiota.

Infatti i microorganismi (batteri, funghi e virus) in molti casi possono essere degli alleati: stiamo imparando ogni giorno di più che il microbioma, il ricco ecosistema di microbi che vive simbioticamente in ognuno di noi, è in realtà la chiave per regolare una vasta gamma di stati di salute e malattie che vanno dalla patologia gastroenterica, alle malattie autoimmuni, al cancro, ai disturbi neurologici e perfino ai disturbi psichiatrici e mentali (la “Psicobiotica“).

Al di là della normale funzione di un microbioma sano, saremo in grado di progettare microbi per agire come sentinelle e soldati contro le malattie.

Immaginate di introdurre nuovi geni nel genoma di un batterio in modo che, una volta ingerito, si colonizzerebbe nell’intestino e libererebbe molecole antinfiammatorie quando rileva un bagliore associato ad una condizione autoimmune.

E cosa potrebbe accadere se l’Eschericchia coli, di cui alcuni ceppi possono farci ammalare molto, potesse essere programmato per migliorarci?

Mentre tutto questo, per alcuni di noi, può suonare ancora futuristico, una società di Biotecnologie è in procinto di testare microbi ingegnerizzati come questi per diversi disturbi, tra cui una malattia devastante conosciuta come Fenilchetonuria, dove un batterio ingegnerizzato di E. coli Nissle SYNB1618, è stato progettato per abbattere e digerire la fenilalanina ed evitare un accumulo tossico di questa molecola nel corpo.

Infine, stiamo cominciando a considerare la possibilità di ingegnerizzare le cellule umane stesse come medicine, una tecnologia che negli ultimi anni ha fatto passi da gigante.

Le cellule ingegnerizzate si stanno mostrando particolarmente promettenti nel combattere quel vecchio demone umano che è il cancro.

Tra i loro trucchi nefasti, le cellule tumorali sviluppano diversi modi per sfuggire al sistema immunitario.

L’obiettivo finale è quello di addestrare le cellule immunitarie a riconoscere e attaccare le cellule tumorali prelevando cellule immunitarie da un paziente, ingegnerizzandole per rispondere alle cellule tumorali del paziente stesso e restituendo le cellule ingegnerizzate al paziente.

Questo approccio terapeutico, noto come immunoterapia CAR-T, può produrre delle cellule immunitarie riprogrammate del paziente come sua medicina personalizzata.

Anche in questo caso, ci sono dei rischi, in particolare il potenziale di una risposta immunitaria in fuga, fuori controllo.

L’immunoterapia CAR-T è anche incredibilmente costosa (attualmente quasi 500.000 dollari a paziente), inefficiente da produrre industrialmente e attualmente adatta solo per un numero limitato di tipi di tumori (leucemie e altri tumori del sangue).

Ma ci sono investimenti e innovazioni incredibili per estendere l’uso delle terapie cellulari ed immunoterapie CAR-T verso altri tumori.

Il potenziale maggiore è non solo quello di ingegnerizzare le cellule, ma di ri-progettarle, utilizzando i circuiti genetici come forma di linguaggio di programmazione per infondere alle cellule una logica sempre più sofisticata, per percepire la malattia, reagire in base alle circostanze, e persino per terminare se stessi una volta che la malattia è stata eliminata.

Le nuove Medicine Digitali: l’era delle Terapie Digitali

Terapie Digitali: stiamo parlando di “medicine” che non risiedono nel mondo fisico degli atomi, ma in quello dei bit.

L’ascesa delle Terapie Digitali, dove stiamo letteralmente programmando software per essere utilizzati come farmaci, è legata alla loro attuale disponibilità in molti campi, dal trattamento del diabete, all’abuso di sostanze, alla depressione, all’ADHD.

Queste nuove “medicine digitali” ci permettono di trattare malattie complesse con modificazioni comportamentali in un modo che nessun farmaco biologico o terapia genica o altra biotecnologia potrebbe mai fare.

Conclusioni

Poiché la nostra concezione collettiva di ciò che costituisce una medicina è in continua evoluzione, anche le agenzie di regolamentazione, rispetto alle terapie digitali, si stanno adattando.

La FDA ha annunciato ulteriori misure di semplificazione per garantire che alcune terapie geniche, farmaci oncologici e farmaci generici siano in grado di raggiungere i pazienti più rapidamente.

Il 2017 è stato un anno monumentale per i nuovi farmaci e le modalità, poiché abbiamo visto il primo gene, le cellule ingegnerizzate e le terapie digitali approvate, molte delle quali sono state approvate all’unanimità da un panel della FDA.

La FDA ha stabilito un record assoluto nel 2018, registrando 59 nuovi farmaci e prodotti biologici approvati dall’agenzia, e l’agenzia ha anche annunciato linee guida per un percorso normativo per incoraggiare l’uso dell’intelligenza artificiale in medicina che, in sostanza, ci darà i primi farmaci che essi stessi migliorano man mano che miglioriamo.

Il modo esatto in cui questi nuovi farmaci saranno venduti, pagati e nelle mani dei pazienti in scala è ancora in gran parte irrisolto.

Tutti questi nuovi farmaci saranno costosi; non c’è dubbio che il primo farmaco multimilionario è all’orizzonte.

Ma questi farmaci possono essere veramente trasformativi per i pazienti che li ricevono (in particolar modo le Terapie Digitali e le Terapie Geniche), avvicinandosi in molti casi a quello che è stato un obiettivo troppo sfuggente per la medicina in primo luogo: una vera cura.

Le compagnie di assicurazione e persino gli stessi produttori di farmaci stanno riconoscendo questo imminente salto quantico e sperimentando nuovi modelli: andando oltre il “pay-per-pill” verso un modello “pay-per-cure”, anche il potenziale per i pagamenti rateali, essenzialmente un abbonamento al vostro nuovo gene o cellula ingegnerizzata, che pagherete durante la nuova vita che potranno garantirvi.

Non è inconcepibile che un giorno potremo vedere la Netflix-ication dei farmaci e degli interventi terapeutici

La produzione di farmaci è un processo lungo, rischioso e costoso.

Non c’è dubbio che i farmaci programmabili hanno avuto, e continueranno ad avere, le loro sfide e battute d’arresto uniche.

Ma viviamo in un’epoca di enormi cambiamenti, in un punto di espansione esponenziale in cui il significato della parola “medicine” non solo viene esploso in molti nuovi strumenti (farmaci classici, terapie geniche, terapie digitali, etc.), ma anche in nuove modalità di erogazione e categorie etiche.

Man mano che ci avviciniamo sempre più verso un mondo di programmazione dei farmaci, biologici o digitali che potranno essere, queste “Medicine”, geni, cellule, microbi, Byte e Software, diventeranno parte di noi e, senza dubbio, a loro volta riprogrammeranno la nostra stessa natura umana.

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