Forestil dig en astronaut på Mars, som pludselig får en blodprop. Hun har brug for blodfortyndende medicin, men der er ikke noget i medicinskabet – og der er mindst et halvt års leveringstid på ny medicin fra planeten Jorden.
Hvad i alverden gør man?
Spørger man forskningsleder Kate Adamala er løsningen, at alle missioner i fremtiden skal medbringe en mikroskopisk fabrik, som kan producere forskellig slags medicin på bestilling.
Hun samarbejder med den amerikanske rumorganisation NASA og har allerede skabt adskillige bittesmå medicinfabrikker ved at stjæle reservedele fra levende celler. Mini-fabrikkerne bliver fodret med instruktioner i form af DNA – og herefter spytter de velkendte lægemidler ud.
»Der er allerede blevet skabt omkring 200 kendte lægemidler med metoden,« fortæller Kate Adamala, som er lektor og forskningsleder ved University of Minnesota.
»Håbet er, at det i fremtiden også vil kunne bruges til at skabe billigere personlig medicin, sådan at hvis du eksempelvis får kræft, vil vi kunne bruge platformen til at producere en medicin, som er specifikt rettet mod dine kræftceller.«
Fra kunstigt liv til medicin
Den amerikanske videnskabskvinde er egentlig mest kendt for sin forskning i at skabe kunstigt liv. Men som en væsentlig sidegevinst ved grundforskningen har hun også fået skabt de bittesmå medicinfabrikker, som blandt andet har vakt interesse hos NASA.
»Vi kommer helt klart til at være parate med teknologien til at producere medicin til astronauterne, før ingeniørerne er klar til at sende mennesker til Mars,« lyder det skråsikkert fra Kate Adamala, som i sommer besøgte København i forbindelse med en rumkonference.
Når hun bygger mini-fabrikker til medicinproduktion, »stjæler« hun med egne ord såkaldte ribosomer fra bakterier.
Ribosomer er en vigtig del af alle slags celler – lige fra mælkebøtteceller til cellerne i din hund eller din krop. Inde i cellerne i din krop fungerer ribosomet netop som en slags fabrik, som sørger for at bygge proteiner ud fra de instruktioner, som står skrevet i dit DNA.
Men i Kate Adamalas laboratorium bliver ribosomet i stedet fodret med kunstige DNA-koder, som fortæller, at det skal bygge en bestemt slags medicin, eksempelvis antibiotika.
»Det smarte er, at ribosomet fungerer som en generel produktionsplatform. En mikroskopisk fabrik, som producerer, hvad den får besked på. Og den kan opbevares, så længe du vil. Du kan frysetørre den eller gemme den i væske og tage den frem, når du får brug for den,« fortæller Kate Adamala og tilføjer, at mini-fabrikkerne dermed er velegnede til at tage med på langfart i rummet.
DNA-koder dirigerer produktionen
Det næste svære skridt er at finde ud af, hvilken slags DNA-kode ribosomet – mini-fabrikken – skal fodres med for at producere den slags medicin, som den enkelte patient har brug for.
»På nuværende tidspunkt er det ikke noget, som du kan stå og opfinde på stedet, hvis en astronaut bliver syg på Mars. Vi skal på forhånd kunne forudsige, hvilken slags medicin astronauterne potentielt kan få brug for, og så skal vi have udviklet og fremstillet DNA-koderne, som skal til for at producere medicinen,« fortæller Kate Adamala.
»Så vi skal have skabt et bibliotek af DNA-koder for forskellig slags medicin, som astronauterne potentielt kan få brug for på Mars, så medicinen kan produceres med det samme, når behovet opstår.«
\ Læs også
Gærceller er også medicinfabrikker
På Københavns Universitet påpeger Jonas Fernbach, at det som sådan ikke er nyt, at vi udnytter celler til at producere medicin.
I Danmark har vi eksempelvis en stolt tradition med at udnytte gærceller til at producere lægemidlet insulin mod diabetes. Gærcellerne får indsat et gen – et lille stykke DNA – som en kode, der instruerer gæret i at producere insulin, og de levende celler begynder herefter at spytte medicinen ud.
I Kate Adamalas produktionssystem er der imidlertid ingen levende celler, men kun deres reservedele. Og modsat gærcellerne kan reservedelene – altså ribosomet – producere mange forskellige slags medicin.
»Gærceller har en kompleks biologi, og det er vigtigt for produktionen at holde cellerne i live og sørge for, at de ikke reagerer på forskellige påvirkninger fra miljøet. På den måde er et syntetisk system som Kate Adamalas mere effektivt, og du kan nemmere få systemet til at gøre, som du vil,« forklarer postdoc Jonas Fernbach, som selv forsker i syntetisk biologi ved Københavns Universitet.
På Aarhus Universitet har Ebbe Sloth Andersen, lektor ved Institut for Molekylærbiologi og Genetik, også arbejdet med at optimere gærceller og deres reservedele til at blive mere effektive til at producere medicin.
»Kate Adamalas cellefri system gør det på mange måder lettere at designe og kontrollere produktion af medicin,« siger han.
Usikkert, hvor godt det virker
Selvom Kate Adamala og andre forskere allerede er lykkedes med at skabe omkring 200 velkendte lægemidler med de mikroskopiske fabrikker, er medicinen endnu ikke afprøvet på mennesker.
Dermed er det stadig meget usikkert, om medicinen fungerer lige så godt som lægemidler produceret med almindelige metoder.
»Rent kemisk ser medicinen ud til at være ligeså ren og aktiv som almindelig medicin. Men det er endnu ikke afprøvet på mennesker. Der har kun været dyreforsøg og in vitro forsøg (forsøg på celler i laboratoriet, red.),« siger Kate Adamala.
»For eksempel har vi testet blodfortyndende medicin på blodceller i laboratoriet, og det ser ud til at virke lige så godt og aktivt som almindelig medicin. Det er ingen garanti, men det ser i hvert fald lovende ud.«
Alligevel forudser hun ikke, at man en dag vil kunne gå på apoteket og købe blodfortyndende medicin, antibiotika eller andre almindelige lægemidler, som er blevet skabt på bittesmå ribosomfabrikker.
»Mange helt almindelige lægemidler vil kunne produceres meget billigere i stor skala på fabrikker. Men når vi snakker rumfart, handler det ikke om at skabe medicinen billigst muligt, men om at kunne gøre det hurtigst muligt. Så når behovet opstår, kan du lynhurtigt producere medicin til en lille population af mennesker,« siger hun.
\ Læs også
Perspektiver for personlig medicin
Spørger man Jonas Fernbach fra Københavns Universitet ser han også flere andre perspektiver ved at udnytte reservedele fra celler til at producere medicin i fremtiden. Eksempelvis når det gælder medicin til yderst sjældne sygdomme, hvor en stor produktion på fabrikker ikke kan betale sig.
»Men det vigtigste aspekt er nok at arbejde frem mod at udnytte teknologien til personlig medicin,« siger Jonas Fernbach.
Sundhedsforskere har i årevis talt om og arbejdet mod en fremtid, hvor alle patienter ikke nødvendigvis får den samme medicin, men i stedet får en ’personlig medicin’, som er skræddersyet til deres specifikke sygdom og genetiske profil.
Ideen er, at det vil kunne give færre bivirkninger og kunne kurere sygdomme, som ikke kan klares i dag. Men indtil videre er snakken om personlig medicin dog primært en fremtidsdrøm.
Billigere produktion af personlig medicin
»Det er allerede muligt at få personlig medicin til visse sygdomme, men det er ekstremt dyrt og kun tilgængeligt for meget få mennesker i verden,« påpeger Kate Adamala.
Hun mener imidlertid, at hendes mikroskopiske fabrikker vil kunne udgøre en relativt billig og simpel platform til produktionen af fremtidens medicin til den enkelte patient.
Selvom mini-fabrikkerne allerede findes, kan det imidlertid have lange udsigter, før de potentielt en dag vil kunne producere personlig medicin til patienter med kræft eller andre alvorlige sygdomme.
I første omgang skal medicinen testes på mennesker – en langvarig og dyr proces.
Hvis resultaterne viser sig at være gode, kan det imidlertid stadig blive en udfordring at få medicinen godkendt af lægemiddelmyndighederne, påpeger Kate Adamala. Der vil nemlig ikke være ét produkt, som er produceret på én fabrik, men derimod mange mikroskopiske fabrikker.
»Det betyder ikke, at det er umuligt. Men det vil kræve en ny tilgang til at få medicin godkendt,« påpeger Kate Adamala, som også har skrevet en forskningsartikel om mulighederne for at få den særlige medicin godkendt af lægemiddelmyndigheder.
Selvom Kate Adamalas ribosomfabrikker potentielt rummer vigtige medicinske perspektiver, brænder hun ifølge eget udsagn mest for grundforskningen – og for sit arbejde med at skabe kunstigt liv i laboratoriet. Det kan du læse meget mere om i denne artikel.
