Problem, który zabija po cichu
Każdego roku ponad 100 000 Amerykanów umiera z powodu niekorzystnych reakcji na leki. Według źródłowego opisu to czwarta najczęstsza przyczyna zgonów w Stanach Zjednoczonych — więcej niż wypadki samochodowe, cukrzyca czy wszystkie zabójstwa razem wzięte.
Lek, który miał pomagać, czasem może stać się zagrożeniem.
Kobieta z bólem głowy bierze lek przeciwbólowy. Nie wie, że ma mutację genetyczną, przez którą jej organizm metabolizuje substancję zbyt wolno. Poziom leku we krwi rośnie do toksycznego. Kobieta zapada w śpiączkę i umiera.
Starszy mężczyzna z nadciśnieniem dostaje standardowy lek. Nie wie, że jego DNA zawiera wariant, który sprawia, że ta terapia jest dla niego niebezpieczna. Wątroba przestaje pracować, a lekarze nie wiedzą od razu, co się dzieje.
Dziecko z padaczką otrzymuje lek przeciwdrgawkowy w standardowej dawce. Jednak jego organizm rozkłada substancję zbyt szybko, więc lek nie działa tak, jak powinien. Dochodzi do kolejnego napadu, tym razem cięższego. Dziecko trafia na OIOM.
To nie musi być wina lekarzy. Problem polega na tym, że w typowej sytuacji medycznej nie da się za każdym razem natychmiast zajrzeć do DNA pacjenta. Sekwencjonowanie genomu zajmuje czas, a w nagłych przypadkach czasu właśnie brakuje.
I tu pojawia się Sofia Tomov.
Patent w wieku 11 lat
Zanim Sofia zajęła się medycyną spersonalizowaną, zainteresowała się ochroną środowiska.
Miała 11 lat, gdy dowiedziała się, że niewłaściwa utylizacja leków — wyrzucanie ich do toalety albo do śmieci — może zanieczyszczać wody gruntowe. Substancje aktywne trafiają do rzek, do wody pitnej i do środowiska. Antybiotyki, hormony, leki przeciwdepresyjne — wszystko to może krążyć tam, gdzie nie powinno.
Dorośli mówili, że to poważny problem. Sofia zadała inne pytanie: czy można stworzyć urządzenie, które pomoże bezpiecznie utylizować leki?
Zaczęła szukać rozwiązań. Dowiedziała się, że istnieją technologie, takie jak węgiel aktywowany, które mogą absorbować cząsteczki leków z wody. Na tej podstawie zaprojektowała pojemnik, do którego można byłoby wrzucać przeterminowane leki, zalać je wodą i zneutralizować substancje aktywne.
Sofia opisała swój pomysł i złożyła wstępne zgłoszenie patentowe.
Miała wtedy 11 lat.
Urządzenie nie trafiło do produkcji. Wymagało dalszych prac, testów i inwestycji. Jednak już wtedy Sofia pokazała coś ważnego: nie czekała, aż dorośli rozwiążą problem. Zaczęła szukać rozwiązania sama.
Genom, leki i sekundy
W wieku 12 lat Sofia natknęła się na kolejny problem, tym razem medyczny. Zaczęła czytać o niekorzystnych reakcjach na leki i o tym, że u części pacjentów standardowa terapia może być nieskuteczna albo niebezpieczna z powodu różnic zapisanych w DNA.
Problem był ogromny. Ludzki genom zawiera około 20 000 genów, a sekwencjonowanie całego genomu obejmuje 6 miliardów par zasad. Znalezienie konkretnej mutacji w takim oceanie danych przypomina szukanie igły w stogu siana — i to stogu wielkości boiska piłkarskiego.
Istnieją algorytmy, które analizują takie dane, ale mogą być zbyt wolne dla medycyny ratunkowej. Gdy decyzję trzeba podjąć szybko, godziny oczekiwania mogą oznaczać realne ryzyko.
Sofia zadała proste pytanie: a gdyby nie sprawdzać całego genomu, tylko te regiony, w których najczęściej występują warianty wpływające na metabolizm leków?
To pytanie stało się początkiem jej projektu.
Geny ważne dla metabolizmu leków
Sofia zaczęła analizować literaturę i znalazła listę genów kluczowych dla metabolizmu leków. Wśród nich pojawiały się między innymi:
- CYP2D6,
- CYP2C19,
- CYP2C9,
- CYP3A4,
- VKORC1,
- DPYD.
Każdy z tych genów może mieć warianty, które wpływają na to, czy organizm metabolizuje dany lek szybko, wolno albo prawie wcale.
Przykładem jest CYP2D6, który odpowiada za metabolizm około 25 procent wszystkich leków. U części osób warianty tego genu sprawiają, że lek rozkłada się zbyt szybko, więc standardowa dawka może być za niska. U innych metabolizm jest zbyt wolny, przez co lek może kumulować się do toksycznego poziomu.
Według tekstu źródłowego około 10 procent populacji ma warianty CYP2D6, które znacząco zmieniają metabolizm leków. To oznacza miliony ludzi, dla których standardowa dawka nie zawsze musi być właściwa.
Sofia postanowiła napisać algorytm analizujący tylko wybrane regiony genomu. Zamiast 6 miliardów par zasad — kilka milionów. Zamiast wielu godzin — sekundy lub minuty.
