Latvijas zinātnieki attīsta jaunu pieeju kontrolētai un lokālai antibiotiku iedarbībai

Meklē dabiskus risinājumus

Ivars Austers: Izklausās ļoti ērti, ja žoklim ir kas operēts, bet antibiotiku un zāļu dzeršanas vietā viss notiek kā pats no sevis.

Arita Dubņika: Jā, tikai mazliet sarežģītāk, jo mutes, sejas un žokļu ķirurģija kopumā ietver ne tikai žokli, bet arī visus kaulus, kas tam apkārt, līdz ar to traumas var būt ļoti dažādas. Var būt zobu ekstrakcijas, pēc kurām paliek caurums, kas jāaizpilda, lai neveidotos iekaisums. Ja zobs jau ir iekaisis, nepieciešama antibakteriālā iejaukšanās. Tiklīdz ir kāda iejaukšanās ķermenī, mēs ienesam baktērijas. Tādēļ vienmēr pēc ķirurģiskajām operācijām pacientiem iesaka lietot antibiotikas – profilaktiski uzreiz vai nopietnākos gadījumos nozīmē kursu 7 vai 14 dienu garumā.

Mūsu izstrādātais materiāls sastāv no vairākiem kompozītiem, vairākām daļām un spēj nodrošināt antibiotiku izdalīšanos tieši vajadzīgajā vietā. Pirmās divas, trīs dienas antibiotikas izdalās noteiktā daudzumā, noteiktā devā. Tieši tādā daudzumā, lai nogalinātu apkārt esošās baktērijas, bet tajā pašā laikā nodrošinātu labo šūnu augšanu un kaulaudu aizvietošanu. 

Ir zināms, ka antibiotikas zarnu traktu attīra arī no labajām baktērijām.

Jā, tā ir. Tāpēc parasti iesaka dzert probiotiķus, lai atjaunotu zarnu mikrofloru. Mūsu izstrādātā materiāla skatījumā tā nav, jo antibiotiku devas, kas tiek ienestas materiālā, ir daudz zemākas, atbilstoši tam, lai nogalinātu baktērijas lokāli.

Protams, daļa jau vienmēr nonāk asinsritē, kas ķermenim ir kopīga, bet zālēm nav jāiziet viss process caur kuņģa zarnu traktu, lai nonāktu, piemēram, zobā. 

Kā tas notiek praktiski? Vienkāršojot – izrauj zobu un iepūš migliņu?

Zāļu piegādes sistēmas, protams, ir arī migliņas formā. Konkrētajā gadījumā tas materiāls ir līdzīgs gumijas lācītim. Mīksts hidrogēls, ko var veidot, spaidīt, var pagatavot arī mazo daļiņu formā injicēšanai caur špricīti. Materiāls ieņems nepieciešamo formu un pāris nedēļu laikā sabrūk, līdz ar to nav atkārtoti jāiet pie ārsta izņemt materiālu. Materiāls sastāv no dabā pieejamām vielām, hitozāna un fukoidāna. Viens no tiem tiek iegūts no garneļu čaulām, bet otrs –no jūras aļģēm.

Mēs meklējām dabiskus risinājumus, lai nebūtu jāizmanto ķīmiskie reaģenti, kas varētu atstāt negatīvu iespaidu uz audiem.

Vai šādu risinājumu jau varu saņemt, piemēram, zobārstniecības klīnikā?

Zāļu piegādes sistēmas varētu dabūt uz sintētiskiem polimēriem balstītas, vairākas klīnisko pētījumu fāzes izgājušas. Bet šādu vēl nē. Tas, ko noteikti var dabūt, ir otra daļa zāļu piegādes sistēmai, kas ir trombocītiem bagātais fibrīns, kurā ir iekļauti augšanas faktori. To šobrīd daudz izmanto ķirurģijā pie lielākām ķirurģiskām procedūrām.

Rīgas Stradiņa universitātes ārsti šodien, visticamāk, arī jau ir veikuši vismaz pāris operācijas, kurās kopā ar materiālu tiek ievietots šis trombocītiem bagātais fibrīns.

Tas ir no mūsu pašu asinīm veidots autologs materiāls, tātad, no tevis paša ņemts un tieši tev taisīts. Lai to izdarītu, ņemot analīzes, tiek paņemts papildus stobriņš ar asinīm. Tās noteiktā ātrumā centrifugējot, noteiktā laikā tiek atdalīts fibrīns, kas ir izmantojams kā augšanas faktoru noliktava, ar ko vēlāk, pievienojot materiālam, sajaucot noteiktās kombinācijās, var nodrošināt augšanas faktoru piegādi. 

Ideja dzimst diskusijās

Kā jūs nonācāt pie šāda risinājuma?

Mēs ar RSU kolēģi Ilzi Šalmu pie trombocītiem bagātā fibrīna strādājam vēl no laika, kad studēju doktorantūrā. Jau tad sākām pirmos eksperimentus un skatījāmies, kas sanāk, kas nesanāk, kā tos var jaukt ar materiāliem, kādi ir rezultāti. Pirms dažiem gadiem sāku vairāk skatīties uz zāļu piegādes sistēmām, kas ir balstītas uz bioloģiskiem materiāliem, un tad arī izkristalizējās materiāli – hitozāns un fukoidāns. Ideja dzima, saliekot vairākus virzienus kopā, tostarp, diskutējot ar ārvalstu kolēģiem.

Kādas ir zāļu piegādes sistēmas? Ir šis hidroskopiskais materiāls, kas atdod zāļvielu un uzsūcas, bet kādas vēl ir alternatīvas?

Zāļu piegādes sistēmas ir ļoti daudzas. Zāles var pievadīt krēmveidā, var ievietot daļiņu, porainu materiālu, hidrogēlu. Var izveidot pūšamas, inhalējamas migliņas, arī kapsulās ir zāļu piegādes sistēmas, ko mēs norijam un pamazām zāles izdalās. Zāles var piegādāt arī caur plāksteri, ko uzlīmē un ilgstoši atstāj, piemēram, sev uz pleca, un lēnām caur ādu difundē zāļu molekulas. Varianti ir ļoti dažādi.

Līdz pacientu ārstēšanai vēl tāls ceļš ejams

Kā notiek šo materiālu eksperimentālā pētniecība? Kā atrodat pacientus? Kāds ir pētījuma norises process?

Vēl diezgan tāls ceļš ejams, lai tiktu līdz pacientiem. Sākumā materiāls tiek izstrādāts laboratorijā, tiek pārbaudītas izejvielas. Kad hitozāns vai fukoidāns nonāk mūsu laboratorijā, mēs pārbaudām to kvalitāti. Mēs pārbaudām procesu, kā veidot materiālu, kā to jaukt kopā, kā apstrādāt, samaisīt. Jāpārdomā visas nianses un darbības. Ar ārstiem no Stradiņa universitātes izrunājam, kas viņiem nepieciešams kā gala produkts.

Ārsti mums ļoti palīdz arī ar fibrīna veidošanu, tam mums ir ētikas atļauja. Tikai šeit iesaistām pacientus – tiem pacienti, kuriem ir jau veiktas operācijas un tām izmantots viņu fibrīns, mēs šo fibrīna paraugu varam papildus pārbaudīt.

Lai liktu pacientos pašu piegādes sistēmu, nepieciešams vēl daudz atļauju. Lai tas notiktu, ir jāveic klīniskie pētījumi.

Kā tas notiek? Materiāls vispirms tiek testēts laboratorijā, tad notestē laboratorijā uz šūnām, mēs testējam arī uz baktērijām, lai redzētu antibakteriālo iedarbību, tad tālāk tiek testēts uz dzīvniekiem. Tad, ja dzīvnieku rezultāti uzrāda ļoti labus rezultātus un tie ir labāki nekā šobrīd pieejamais zelta standarts, tad tālāk var pāriet pie klīniskajiem pētījumiem. Tas ir ilgstošs, dārgs un darbietilpīgs process. 

Kā cilvēks iesaistās klīniskajos pētījumos? Pieņemot, ka visi iepriekšējie etapi ir izieti, ētikas komisijas atļauja saņemta.

Latvijā izstrādāta procedūra, pēc kuras tiek apstiprināti klīniskie pētījumi. Klīniskā pētījuma autors, sponsors un visas iesaistītās personas savstarpēji vienojas un izstrādā protokolu, kā viņi iesaistīs dalībniekus, un tas var būt gan, piemēram, uzaicinājums no malas, aicinot brīvprātīgos, vai pacientam, kad viņš nonāk klīnikā, var piedāvāt piedalīties klīniskajā pētījumā. Tas būs atkarīgs no tā, kā ir sastādīts klīniskā pētījuma protokols, kas ir paredzēts un vajadzīgs.

Vienmēr būs tā, ka pacientam būs risinājums, nekad pacientam neatstās tukšu caurumu kontroles vietā. Klīniskajos pētījumos vienmēr liek zelta standartu – to, kas medicīnā tajā brīdī zināms, ka strādā.

Ja senos laikos, piemēram, atstāja kaut ko tukšu, lai redzētu, kā strādā otrs risinājums, mūsdienās tā vairs nav. "Placebo" vairs nedod.

Alternatīvu antibiotikām nav, bet jāsamazina to daudzums

Kas nozīmīgs pasaulē notiek kontrolēto lokālo antibiotiku piegādes jomā ķirurģijai?

Zāļu piegādes sistēmas kopā ar materiāliem šobrīd tiek liktas, pētītas daudzās grupās, šis virziens tiek attīstīts. Problēma ir tajā, ka ražotāji varbūt nav īsti gatavi uzņemties administratīvo slogu inovāciju ieviešanai.

Zāļu piegādes sistēma sastāv no divām lietām: materiāla, kas ir daļa no medicīniskās iekārtas, un zālēm, kas ir farmācijas daļa. Līdz ar to ir maz ražotāju un produktu, kas būtu gatavi ieiet tirgū. Kad tiekamies ar ražotājiem un jautājam, kādēļ tā, viņi skaidro:

"Lai izietu cauri sertifikācijai, mums tas prasa 3 gadus. Tajā pašā laikā es varu ražot esošo produktu un ietaupīt 3 gadus, nemainīt ražošanas līniju, neapmācīt darbiniekus."

Tajā pašā laikā ražotāji saprot, ka izmaiņas ar laiku būs, tādēļ tā kā taustās – kurā brīdī parādīsies kaut kas inovatīvs, ko var ātri ieviest.

Vai jūs strādājat arī pie antibiotiku rezistences jautājuma?

Jā, mēs skatāmies arī to. Mums ir šis trombocītiem bagātais fibrīns, kurš kā autologais materiāls ir antibakteriāls, bet šī antibakteriālā iedarbība ir ļoti maza. Līdz ar to liela iekaisuma gadījumā to nevar izārstēt.

Fibrīns var novērst jaunu iekaisumu rašanos, bet nevar izārstēt jau esošu iekaisumu. Mēs skatāmies, kā zāles mijiedarbojās ar fibrīnu, un vai mainās zāļu efektivitāte, ja tās tiek sajauktas ar fibrīnu. Kā zāļviela tiek aktivēta. Mēs esam pierādījuši, ka, pielietojot autologo materiālu, mēs ar mazāku devu varam sasniegt lielāku efektivitāti. Par to nesen publicējām zinātnisku publikāciju.

Kas attiecas uz rezistentajām baktērijām, pacientu paraugi pēc būtības ir aktīvāki, rezistentāki nekā komerciālās līnijas. Stradiņa universitātē ir sava biobanka, kurā ir saglabāti pacientu baktēriju paraugi, un tiek pētīts, kā šīs izolētās baktērijas no pacientiem mijiedarbojas ar zālēm, materiāliem. Mēs to ņemam vērā, vērtējot jebkuru jaunu zāļu piegādes sistēmu vai materiālu. Alternatīvu antibiotikām šobrīd nav, bet strādājam pie tā, lai samazinātu to daudzumu. 

Kāds ir minimālais nepieciešamais antibiotiku daudzums?

Katrai baktērijai ir divi nozīmīgi jēdzieni – minimālais inhibīcijas līmenis un baktericīdais līmenis, kurā vienā gadījumā tiek inhibēta jeb apturēta baktēriju augšana un otrā gadījumā tās tiek pilnībā nogalinātas. Atkarībā no šiem abiem līmeņiem mēs skatāmies, cik liela zāļvielas deva nepieciešama un mēģinām materiālā iekļaut tieši tik daudz, lai pietiktu, bet nebūtu par daudz un neietekmētu citas šūnas.

Vai medicīnas industrijai nebūtu jāsatraucas par noieta samazināšanos?

Medicīnas industrija labi saprot, ka šāda būs nākotne un uz to pastāvēs Eiropas Komisija, tādēļ arī aktīvi tiek meklēti jauni produkti, kas var aizstāt esošos.

Mēs kā sabiedrība novecojam, vairāk slimojam, vienmēr būs cilvēki, kam antibiotikas būs nepieciešamas. 

Medicīna pētniecībā kļūst arvien aktuālāka

Kādas vēl šajā jomā ir nākotnes tendences? 

Manuprāt, medicīna kļūs arvien aktuālāka pētniecībā. Es pati nākotnē varētu ar mākslīgā intelekta palīdzību pētīt modelēšanu, saprast, kā veidojas piegādes sistēmas ne tikai starp materiālu un aktīvo vielu, bet kādi elektriskie impulsi rada materiālos kādas nianses, kādas šūnas veidojas vienā vai otrā virzienā. Pieļauju, ka nākotnē par mākslīgo intelektu runās vēl vairāk, medicīnā izmantos visas iespējas, ko paver lielie dati.

Šobrīd ir iespēja datu bāzēs piekļūt arī datiem citās slimnīcās un izmantot analīzei skaitļošanas jaudas. Piemēram, ja agrāk ārstam būtu gadiem jāpēta dati par miljons asins analīzēm, lai mēģinātu saprast kopsakarības, tagad to visu var automatizēt. Tagad datu bāzēs ir arī attēli, varam gan izmērīt kaulu biezumu, gan blīvumu un salīdzināt, kas notiek, izmantojot vienu vai otru materiālu. 

Kā veidot savu karjeru, ja jaunietim ir interese par šo nākotnē nepieciešamo profesiju?

Katrs jau savu karjeru mazliet savādākā veidā veido. Svarīgi ir apzināties, ka zināšanas ir jākombinē, nākotnes profesijas nesastāvēs tikai no vienas jomas. Arī mēs darbā ar studentiem kopā ar biomateriāliem kombinējam gan ķīmiju, gan materiālzinātni, gan bioloģiju. Nākotnē būs jāpārzina vairākas jomas. Pie mums strādā medicīnas inženieri, biologi, ārsti, farmaceiti, arī projektu vadītāji, patentu speciālisti. Strādāt zinātnē var dažādās jomās, ne tikai laboratorijā.