Dr. Pavol Čekan je zástancom názoru, že diagnostické techniky založené na detekcii a kvantifikácii RNA tvoria základ spoľahlivej, 100% precíznej, kvantitatívnej a cenovo dostupnej diagnostiky rakoviny. V tomto exkluzívnom rozhovore vysvetľuje, ako môže inovatívny prístup spôsobiť revolúciu v onkologickej liečbe, umožniť lekárom jednoducho a presne určiť typ rakoviny a následne nastaviť personalizovanú liečbu pacientovi.
Dr. Pavol Čekan študoval biochémiu na Islandskej univerzite v Reykjavíku so zameraním na štruktúru a funkciu nukleových kyselín, najmä RNA. Doktorát dokončil úspešne s 18 publikáciami vo svojom odbore a následne bol ako odborný asistent prijatý do prestížneho laboratória profesora Thomasa Tuschla na Rockefellerovu univerzitu do New Yorku. Práca Dr. Čekana s týmto priekopníkom v RNA biológii a molekulárnej biológii sa zameriavala na RNA fluorescenčnú in situ hybridizáciu (RNA FISH). Vo svojom výskume Dr. Čekan vyvinul novú metódu fixácie na uchovanie krátkych RNA (napr. mikroRNA, piRNA) v tkanive či bunkách, taktiež inovatívny dizajn fluorescenčných sond, ktoré sú špecifické pre vybraný RNA cieľ, a viacfarebné a multiplexné FISH technológie a metódy. Tento inovatívny výskum technológie RNA FISH a zároveň RNA sekvenovania viedol k významným objavom zameraným na správne rozlišovanie typov nádorov, konkrétne karcinómu bazálnych buniek a karcinómu Merkelovej bunky (1, 2). Vyvinuté techniky umožnili prvé 100% úspešné rozlíšenie dvoch typov kožných nádorov, ktoré síce obsahujú prekrývajúce sa histologické informácie, ale majú rozličný bunkový pôvod. Keďže karcinóm Merkelovej bunky je agresívna a rýchlo metastázujúca rakovina, jej úspešná včasná identifikácia je významným krokom vpred v diagnostike a správnej liečbe tejto zákernej rakoviny. V skupine Profesora Tushla, Dr. Čekan vyvinul 8-farebnú RNA FISH metódu. V tomto projekte spolupracovali s firmou PerkinElmer na ich prvej implementácii a úspešnej simultánnej vizualizácii 8 RNA cieľov po prvýkrát v histórii. Je to ďalší významný posun v smere k precíznej a personalizovanej diagnostike založenej na RNA.
Tieto úspechy výskumu motivovali Dr. Čekana k úvahám o širších aplikáciách týchto techník v personalizovanej molekulárnej diagnostike, a to najmä pri odstraňovaní nesprávnej diagnózy rakoviny. Ďalšie tri roky strávil v Národnom onkologickom inštitúte vo Washingtone, kde sa venoval štúdiu bunkového cyklu, odozve na poškodené DNA, opravné mechanizmy bunky, bunkovú senesenciu a bunkové modely rakoviny. Všetky tieto znalosti, ktoré nadobudol dlhoročným štúdiom, vyvrcholili vytvorením startupu zameraného na multiplexnú, personalizovanú a precíznu diagnostiku rakoviny založenej na RNA. Spolu so svojím priateľom a kolegom molekulárnym biológom Dr. Vladimírom Wolfom vytvorili firmu MultiplexDX s poslaním priniesť lekárom a pacientom spoľahlivú, 100% presnú, kvantitatívnu a cenovo dostupnú diagnostiku rakoviny. Stretol sa aj s redaktormi Lekárskych novín, aby prediskutovali, ako práca v MultiplexDX otvára nové možnosti vo výskume personalizovanej medicíny.
Ako by ste identifikovali význam vzniku MultiplexDX?
Hlavným dôvodom založenia MultiplexDX bolo zistenie, že RNA FISH a RNA sekvenovanie majú obrovský potenciál na určenie rýchlej, presnej a precíznej diagnózy. Každá rakovina je jedinečná. Každý pacient je jedinečný, preto si zaslúži personalizovanú diagnostiku, a tým pádom aj “na mieru ušitú“ terapiu. Keď som pracoval na svojom poslednom projekte v laboratóriu profesora Tuschla – rozlišovaní typov rakoviny prsníka – urobil som si výskum súčasných najpoužívanejších diagnostických techník a zistil som ich hlavné nedostatky. Keď ľudia ochorejú, idú k lekárovi a podstúpia často “staromódne“ testovanie založené na technikách, ako sú histológia a imunohistochémia. Táto diagnostika má však veľa nedostatkov a nepresností, vedie k nesprávnym diagnózam a terapiám. Sú aj prípady, keď je diagnostika určená presne, ale pacientovi je chemoterapia predpísaná v nesprávnej dávke, prípadne dĺžka liečby je buď príliš dlhá alebo krátka. Lekári monitorujú reakciu pacienta na liečbu a iba v prípade ak nefunguje, uvažujú aj nad inou alternatívou. Tento monitorovací prístup je v prípade agresívnych rakovín veľakrát pre pacienta fatálny, a preto je nutné diagnostikovať presnejšie a precíznejšie.
Prečo potom technológie založené na báze RNA, ktoré boli úspešne aplikované vo vašich štúdiách sa nepoužívajú v širšom klinickom prostredí a lekárskom priemysle?
Presnejšie molekulárne diagnostické techniky sú bežné v akademickej sfére, ale ešte neboli akceptované klinickým prostredím. Vo farmaceutickom priemysle všetko závisí od profitu. Diagnostika sa nezdá byť rentabilnou a výnosnou, takže je veľmi málo investícií do zmeny alebo nahradenia „staromódnych“ prístupov.
Ako je MultiplexDX schopný investovať do týchto techník?
Jednou z výhod startupu je veľkosť, a to sa rovná menšej potrebe investícií. To nám dáva možnosť, aby sme boli inovatívni a vyskúšali veci, ktoré by väčšia spoločnosť nebola schopná finančne zdôvodniť. Na začiatku sme boli schopní získať menšie množstvo finančných prostriedkov, aby sme dokázali našu diagnostickú metódu. Teraz môžeme tento dôkaz použiť na vyhľadávanie ďalších investícií a grantov do ďalšieho rozvoja a klinickej validácie tejto technológie. Vyvíjame revolučnú technológiu Multiplex9+ pre precíznu a personalizovanú diagnostiku rakoviny prsníka, ktorá kombinuje multiplexné RNA sekvenovanie a multi-farebnú RNA vizualizáciu, ktorá umožní onkológom navrhnúť tú najefektívnejšiu liečbu, ale aj eliminovať za určitých podmienok zbytočnú chemoterapiu.
Ak som to správne pochopil, vaším cieľom je vytvoriť personalizovanú diagnostiku aj pre celý rad rakovín.
Áno, ale aby sme boli presnejší, chceme vytvoriť systém, ktorý bude používať RNA informácie plus 100% presnú kvantifikáciu na generovanie tzv. špecifického čiarového kódu pre každú rakovinu. Tento čiarový kód bude výsledkom precíznej diagnostiky a presne nastaví parametre liečby, to znamená liek, dávku a trvanie. V našej diagnostickej metóde vidím obrovsky potenciál.
Má vaša diagnostická metóda potenciál ovplyvniť farmaceutický priemysel v zmysle smerovania vývoja liekov?
Určite áno. Naším cieľom je 100% presná personalizovaná diagnostika, tým sa zameriavame esenciálne na podporu klinických štúdií. Ak by sme identifikovali typ rakoviny, pre ktorú ešte neexistuje žiadna liečba, naše informácie by mohli vrátiť farmaceutické firmy do včasného vývoja liekov alebo aby využili kombináciu už existujúcich liekov, a to je veľmi dôležité vtedy, keď sú nádory veľmi heterogénne. Keď zvážime, koľko liekov už existuje v praxi, koľko ich je ešte v klinických štúdiách, zistíme, že disponujeme obrovským množstvom onkologických liekov na trhu. Za 10 rokov bude pravdepodobne viac ako 1 000 protirakovinových liekov. Nie som si istý, či by sme potrebovali viac liekov, ale čo naozaj potrebujeme je lepšia diagnostika pre pacienta. Pre jeho včasný vstup do terapie a hlavne úspešný výstup.
Pomohli by vaše techniky aj pri monitorovaní reakcie pacienta na nový liek alebo pri testovaní liekov v klinických štúdiách?
Absolútne áno. Vizualizácia toho, čo sa deje v bunke na úrovni RNA a inými biomarkermi je veľmi dynamickou metódou. Postupne, ako liečba u pacienta napreduje, môžeme použiť fluorescenčné senzory na monitorovanie reportérov na apoptózu, aby sme zistili, či bunky zomierajú a o aký typ bunky ide. Môžeme sa tiež pozrieť na RNA v každom štádiu bunkového cyklu, aby sme presne vedeli, ako sa správa bunka, kde je jej zastavenie. Je možné vidieť aj postup v jednotlivých štádiách bunkového cyklu, či už samostatne alebo ako odpoveď na liek. My a ďalšie laboratóriá vyvíjame techniky, ktoré sledujú rôzne spôsoby, ako preskúmať celý transkriptóm. Dôležité je, že máme potenciál a so správnymi investíciami by sme mohli byť schopní nielen precízne diagnostikovať rakovinu, ale aj presne vizualizovať účinky lieku in vivo.
Aké sú vaše ďalšie plány v MultiplexDX?
Jednoznačne chceme pokračovať v skúmaní RNA, vrátane extracelulárnej RNA v krvi, rozvíjať a validovať nové produkty a kity na prípravu RNA knižnice a vizualizácie RNA v tkanive. Keď rakovinová bunka uvoľní DNA prostredníctvom exozómov alebo skrz bunkovej smrti, uvoľní tiež RNA. Môžeme tým získať viac informácií z RNA. Ak vyvíjame krvné testy využívajúc ctRNA, skúmame obrovský potenciál každoročnej transkriptomiky pri včasnej diagnostike rakoviny. V diagnostike je stále veľa nedostatkov, ktoré sa dajú zlepšiť, aby sa využil plný potenciál precíznej a personalizovanej medicíny. Je pre nás privilégium byť priekopníkmi týchto myšlienok.