#178: Расширение протеома человека для облегчения разработки лекарств с Джоном Лепором из ProFound Therapeutics

В выпуске Genetics Podcast обсуждается тема расширения протеома для выявления новых мишеней для лекарственных препаратов. Гость подкаста – доктор Джон Лепор, врач-исследователь и генеральный директор компании ProFound Therapeutics. Они обсудят атлас ProFoundry, который появился благодаря стремлению расширить протеом, а также то, как разнообразный опыт Джона влияет на его подход к руководству в этой области.

Переход Джона от непосредственной работы с пациентами к разработке лекарств в GSK был обусловлен его стремлением оказать более широкое влияние на здравоохранение. Его глубокое увлечение патогенезом заболеваний началось еще в студенческие годы. В конечном итоге это привело его к стажировке по терапии и кардиологии в Бостоне.

Хотя он высоко ценил личные связи и знания, полученные при лечении пациентов, Джон стремился позитивно влиять на здоровье в гораздо большем масштабе. Это стремление направило его в область трансляционной биологии, что привело к длительной постдокторской стажировке под руководством уважаемых наставников Джеффа Лейдена и Майка Пармасека в Университете Пенсильвании. Там он посвятил свои усилия изучению развития сердечно-сосудистой системы. Основное внимание он уделял пониманию генетических факторов, определяющих дифференцировку клеток, и тому, как эти процессы могут быть связаны с заболеваниями человека.

Его работа в лаборатории, хотя и была интеллектуально стимулирующей, казалась несколько оторванной от непосредственного применения научных открытий в лечении пациентов. Заметив, что многие из его друзей, коллег и наставников переходят в промышленные компании, где они могут более непосредственно применять аналогичные научные принципы к программам разработки лекарств, Джон заинтересовался. Гарри Нисон сыграл ключевую роль, пригласив его в GSK, где, по его мнению, Джон мог преуспеть. В GSK Джон нашел среду, в которой он мог преобразовывать научные знания в ощутимые методы лечения.

Возможность, появившаяся в Flagship и ProFound Therapeutics, привлекла его внимание, предложив уникальный шанс исследовать новую область с потенциалом значительного влияния на жизнь пациентов. На данном этапе его карьеры возможность пойти на просчитанный риск и использовать свой опыт в новой области показалась ему идеальной. Этот потенциал для инноваций и воздействия привлек его в ProFound Therapeutics, где он мог применить свои навыки для открытия новых терапевтических возможностей.

Расширение протеома

Традиционное понимание протеома, в значительной степени сформированное проектом "Геном человека", охватывает приблизительно 20 000 белков. Эта цифра была определена на основе знаний и технологий того времени, служащих основополагающим набором инструментов для разработки лекарств. Хотя этот установленный протеом сыграл важную роль в развитии медицины, его ограничения становятся все более очевидными.

Несмотря на то, что этот подход был на удивление успешным и привел к разработке терапевтических вмешательств, нацеленных на 400-500 белков, поиск новых, первых в своем классе лекарств становится все более сложным. Джон заметил, что многие компании сосредотачиваются на одних и тех же хорошо известных белковых мишенях, таких как HER2, GLP-1 и PD-1. Это совпадение подчеркнуло необходимость изучения за пределами известного протеома для выявления новых путей терапевтического вмешательства.

Чтобы решить эту проблему, компания ProFound Therapeutics была основана четыре года назад компанией Flagship с конкретной целью изучения потенциального существования дополнительных белков за пределами общепринятых 20 000. Этот поиск был вызван интригующими намеками и наблюдениями, такими как необъяснимые спектры, обнаруженные во время масс-спектрометрического анализа, и нетрадиционные генетические сообщения, которые не соответствовали ожидаемым закономерностям. Эти аномалии указывали на то, что в протеоме может быть больше, чем считалось ранее.

Компания применяет инновационный, непредвзятый подход к всестороннему выявлению всех белков, присутствующих в клетке, а не ограничивает свое внимание уже каталогизированными белками. Эта комплексная стратегия включает в себя использование сложного рибосомного анализа для точного определения того, какие белки активно транслируются. Изучая механизм синтеза белка, ProFound Therapeutics стремится обнаружить ранее не замеченные компоненты протеома.

Эти новые белки происходят из открытых рамок считывания в ДНК и РНК, которые ранее не были оценены или распознаны. Эти нетрадиционные кодирующие области включают альтернативные стартовые кодоны, которые инициируют синтез белка в разных точках, и белки меньшего размера, такие как белки с 60-90 аминокислотами. Эти более мелкие белки были исключены из проекта "Геном человека" из-за минимального размера в 100 аминокислот, что представляет собой значительное слепое пятно в традиционном протеоме.

Чтобы обеспечить точность и достоверность, компания тщательно подтверждает существование этих белков с помощью масс-спектрометрии. Этот аналитический метод предоставляет прямые доказательства наличия и характеристик белков. Результаты показывают, что тысячи этих ранее неизвестных белков существуют в клетках, демонстрируя свойства, аналогичные известным лекарствам или мишеням для лекарств, а также демонстрируя антигенность.

Проблема заключается в тканеспецифичном и зависящем от времени отборе проб этого расширенного белкового пространства, учитывая огромное количество потенциальных белков и их динамические модели экспрессии. ProFound Therapeutics стратегически сосредотачивается на выявлении белков с характеристиками, которые делают их многообещающими кандидатами либо в качестве самих белковых лекарств, либо в качестве мишеней для разработки лекарств. Этот подход отдает приоритет потенциальным терапевтическим применениям. Компания не пытается определить все параметры всех белков.

У компании есть четкая стратегия, которая заключается в переходе от чисто платформенной компании к компании, имеющей как платформу, так и конвейер с действующими программами разработки лекарств. Этот стратегический сдвиг отражает стремление преобразовывать научные открытия в ощутимые терапевтические решения. Интегрируя свою передовую платформу с надежным конвейером разработки лекарств, ProFound Therapeutics стремится ускорить создание инновационных лекарств.

Атлас ProFoundry и идентификация мишеней

Profound Therapeutics разработала ProFoundry Atlas, обширную базу данных, содержащую более триллиона точек данных. Это огромное хранилище объединяет как внешние данные, так и собственные данные о новых белках. Данные тщательно курируются, чтобы обеспечить детальное и многогранное представление о расширенном протеоме.

Компания идентифицирует транслируемую РНК и геномный локус, а затем накапливает вокруг него протеомные данные. Это позволяет им прогнозировать структуру с помощью AlphaFold, определять экспрессию в различных клетках с использованием данных отдельных клеток и больших массивов данных, а также связывать геномный локус с заболеваниями с помощью GWAS и FIWAS. Такой подход позволяет глубоко понять функции белков и их потенциальную роль в развитии заболеваний.

Многие варианты GWAS являются некодирующими, что затрудняет определение вариантного гена. Тем не менее, ProFound Therapeutics обнаружила, что многие из этих вариантов являются кодирующими вариантами или белками, экспрессируемыми из ранее неизвестных открытых рамок считывания. Это открытие проливает новый свет на интерпретацию результатов GWAS и их значение для механизмов развития заболеваний.

Они нашли примеры, когда вариант, связанный с заболеванием, является частью открытой рамки считывания, кодирующей белок, и этот белок имеет мутацию потери функции, предсказанную вариантом. Эта находка предлагает прямую связь между генетической вариацией и функцией белка. Это также подчеркивает потенциал этих новых белков в качестве мишеней для лекарств.

Они могут анализировать пораженные ткани, сравнивая уровни белка у пораженных и непораженных лиц. Это может показать большее количество определенного белка, связанного с генетическим или другим объяснением. Этот сравнительный анализ может выявить потенциальные биомаркеры и терапевтические мишени.

Этот подход также может выявить белки, которые объясняют реакцию или отсутствие реакции на лекарство, что ценно при сотрудничестве с партнерами из фармацевтических компаний. Понимая основные механизмы реакции на лекарства, ProFound Therapeutics стремится улучшить результаты лечения и персонализировать стратегии лечения.

Применение и конвейер

В сотрудничестве с Pfizer и Pioneering Medicine ProFound Therapeutics исследует, какие новые белки могут регулировать фенотипы, вызывающие ожирение. Сотрудничество началось со списка белков, имеющих генетическую связь с ожирением, и в настоящее время проводятся специальные фармакологические эксперименты для определения их механизма действия. Эти эксперименты направлены на подтверждение того, что белки являются потенциальными мишенями для лекарств, и на выяснение их роли в развитии ожирения.

Онкология и причинно-следственная связь

В онкологии ProFound Therapeutics идентифицирует новые белки с трансмембранным доменом, высокой экспрессией мРНК в раковых клетках и низкой экспрессией мРНК в здоровых тканях. Эти белки становятся мишенями для ADC и других методов лечения, нацеленных на рак. Сосредоточившись на белках, которые сильно экспрессируются в раковых клетках, но не в здоровых тканях, компания стремится разрабатывать методы лечения, которые избирательно воздействуют на раковые клетки, сводя к минимуму вред для здоровых клеток.

Чтобы установить причинно-следственную связь, компания использует генетику для выявления белков, которые с наибольшей вероятностью являются причинными. Сюда входят GWAS, реплицированные GWAS с высокими значениями P, прогнозируемые мутации потери функции, менделевская рандомизация против биомаркеров и дифференциальная экспрессия белка при заболевании с генетикой. Интегрируя несколько линий доказательств, ProFound Therapeutics стремится установить прочную причинно-следственную связь между выявленными белками и заболеванием.

Стратегия для новых целей

Бизнес-модель компании ориентирована на новые цели. Хотя улучшение молекул против известных мишеней важно, ProFound Therapeutics стремится открывать мишени, которые не преследуют другие. Эта стратегия позволяет компании выделиться на конкурентном фармацевтическом рынке.

При скрининге новых мишеней важно знать о вмешательствах в известные пути. Полностью новые механизмы могут быть наиболее важными. Сосредоточившись на новых и неизученных путях, ProFound Therapeutics стремится открыть поистине инновационные методы лечения.

Чтобы справиться с этим, ProFound Therapeutics привлекает экспертов, которые понимают патогенез заболеваний и открыты для потенциала новых путей. Разработка экспериментов, учитывающих как известные, так и неизвестные механизмы, является ключевой стратегией. Эти эксперименты помогают различать мишени, которые просто модулируют существующие пути, и те, которые действуют через совершенно новые механизмы.

Опыт Джона в кардиологии, как в качестве врача-исследователя, так и в GSK, подчеркнул взаимосвязь сердечно-сосудистой, метаболической и почечной систем. В этой области наблюдается ренессанс, особенно в отношении заболеваний миокарда, вызванный генетикой. Это приводит к лучшему пониманию кардиомиопатии и гипертрофической кардиомиопатии.

Партнерство с фармацевтическими компаниями

При партнерстве с крупными фармацевтическими компаниями небольшие компании должны четко сообщать, используя язык фармацевтических компаний. Речь идет о разъяснении того, что это такое, масштаба воздействия и стадии разработки. Фармацевтические компании должны видеть, как перейти от точки А к точке Б в программе разработки лекарств.

Фармацевтические компании также должны преобразовывать новые научные достижения в реальные лекарства. Они должны учитывать вероятность успеха на каждом этапе и обеспечивать, чтобы наука приводила к жизнеспособной программе разработки лекарств. Это предполагает тщательное планирование и выполнение экспериментов для подтверждения терапевтического потенциала новой мишени.

Чтобы решить проблемы терапевтических модальностей, ProFound Therapeutics сосредотачивается на мишенях, доступных с помощью существующих модальностей. Это снижает риск и повышает эффективность, избегая одновременных экспериментов с новыми мишенями и новыми модальностями. Придерживаясь хорошо зарекомендовавших себя терапевтических подходов, компания может ускорить процесс разработки и повысить вероятность успеха.

Они сосредотачиваются на направлении, указанном генетикой, белковой терапии или модуляции антителами, избегая программ разработки малых молекул из-за стоимости и меньшего размера белков. Это стратегическое решение основано на практических соображениях, таких как стоимость разработки препаратов на основе малых молекул и уникальные характеристики целевых белков. Это позволяет существующим модальностям сиять.

Ясность в отношении способа доставки, клеточных мишеней и практичности производства имеет важное значение при запуске программы. Необходимо взвесить способ доставки, клеточные мишени и требования к производству. Эти факторы имеют решающее значение для определения возможности разработки успешной терапии.

Джон определяет приоритеты, призывая всех связывать свою работу с помощью пациентам. Он часто спрашивал ученых в GSK, как их работа связана с созданием лекарств для пациентов. Это постоянное напоминание о конечной цели помогает команде оставаться сосредоточенной и мотивированной.

Такой подход обеспечивает эффективность и продуктивность, ориентируясь на клинически применимую работу. Фундаментальная наука важна, но роль компании заключается в производстве лекарств. Отдавая приоритет проектам, имеющим четкий путь к клиническому применению, ProFound Therapeutics максимально увеличивает свое влияние на уход за пациентами.

ProFound Therapeutics сосредоточена на выявлении и разработке новых мишеней для лекарств, стремясь к активному продвижению программ. Компания также продолжит расширять партнерские отношения с фармацевтическими компаниями. Эти партнерские отношения необходимы для использования опыта и ресурсов более крупных организаций.

ProFound Therapeutics идентифицировала большинство новых белков и имеет возможность выбирать лучшие мишени для лекарств. Программы разработки лекарств были запущены в области онкологии, иммунологии и метаболизма со сроками, аналогичными известным мишеням. Благодаря целенаправленному подходу компания стремится предоставить инновационные лекарства нуждающимся пациентам.