«Лучший химик — природа»: как вырастить обезболивающие лекарства на дрожжах
Ежедневно тысячи людей насыпают сахар в тщательно подобранный штамм дрожжей, а несколько суток спустя получают продукт, который затем продается миллионам потребителей. Этот процесс называется пивоварением.
Чем-то похожим занимается фирма Antheia, которая принадлежит 48-летней преподавательнице Стэнфорда Кристине Смолки. Только вместо изготовления пива ее предприятие выращивает ключевые компоненты для рецептурных лекарств. И если дрожжи можно купить в любом продуктовом магазине, то Смолки работает с ингредиентами, за которыми стоят 10 с лишним лет научной работы.
В минувший четверг компания Antheia отчиталась о выполнении первого коммерческого прогона процесса ферментации, в результате которого получилось 116 000 л тебаина. Обычно его производственный цикл длится несколько месяцев, но Смолки удалось синтезировать его за пять дней. С такими успехами предприятие уже в следующем году планирует вывести на рынок свои первые продукты ― ключевые ингредиенты для лекарств первой необходимости, в которых сейчас наблюдается острая нехватка.
Согласно опросу, проведенному Американским сообществом фармацевтов (ASHP), из-за нехватки лекарств первой необходимости откладывать или вовсе отменять процедуры вынужден каждый третий больничный фармацевт. Оставшиеся две трети специалистов утверждают, что «вопрос с нехваткой препаратов решается», однако на лечении пациентов это все равно сказывается, ведь самые ходовые из них постоянно дорожают. Генеральный директор ассоциации ASHP Пол Абрамовитц говорит, что разбираться с дефицитом медикаментов приходится десятилетиями, но теперь проблема усугубилась.
Например, постоянно требуются инъекционные опиоиды, которые вводятся больным в качестве болеутоляющего средства. Сырье для них выращивают в полях на протяжении долгих месяцев или лет, затем собирают и извлекают необходимые ингредиенты, чтобы впоследствии соединить их на заводе. Но при опоре на сельское хозяйство зачастую возникают проблемы с поставками, обусловленные самой природой, — от атаки насекомых-вредителей до внезапных ураганов. Влияют и логистические сбои.
Компания Antheia сосредоточилась именно на этом сегменте препаратов. Она производит уже упомянутый тебаин (и его основной метаболит орипавин), кодеин, гидрокодон и налоксон, которые являются ключевыми компонентами обезболивающих препаратов. Смолки планирует производить еще более 70 ингредиентов для различных лекарств, включая скополамин, используемый в противорвотных и спазмолитических средствах. «Мы выпускаем ингредиенты для тех лекарств, производство которых регулярно страдает», ― говорит соосновательница и гендиректор Antheia.
Кристина Смолки рассказывает, что во время учебы в Калифорнийском университете в Беркли она проходила стажировки на химических предприятиях, где узнала о том, что представляет собой традиционный подход при производстве различных химических продуктов. Предпринимательница отмечает, что данный подход хорошо масштабируется, но менее универсален и гибок в сравнении с химическими реакциями в биологических системах. «Я всерьез начала задумываться о том, что клетка может быть настоящим заводом по изготовлению соединений», ― признается она.
Этот контраст подтолкнул ее к тому, чтобы заняться исследованиями по созданию микроорганизмов, которые могут синтезировать полезные вещества. Работа в этом направлении началась в лаборатории Калифорнийского технологического института и продолжается по сей день в Стэнфорде. «Как можно вдохновляться природой и строить промышленные биокомплексы? Лучший химик ― это сама природа», — говорит Смолки.
В 2015-м о лаборатории писали многие СМИ. Тогда журнал Science опубликовал работу о том, как исследователям удалось биологически запрограммировать дрожжи на синтез распространенного болеутоляющего гидрокодона. В том же году Кристина Смолки совместно с инженером-биохимиком Кристи Хоукинс, исследовательницами Кейт Тоди и Айсис Тренчард основала фирму Antheia. Тогда же Смолки стала соучредителем компании Chimera, специализирующейся на иммунотерапии рака (предпринимательница по сей день занимает там должность научного консультанта).
Чтобы выпускать крупные объемы лекарственных компонентов, исследователям Antheia сначала пришлось изобрести сами дрожжи. Процесс представлял собой отбор генов из растений и введение их в дрожжевую среду вместе с генами более чем 20 других организмов для повышения эффективности реакции. Но дело обстоит куда сложнее, чем превращение сахара в алкоголь лишь за две химические стадии, которое мы видим при изготовлении пива. Этапов при производстве лекарственных ингредиентов подразумевается по меньшей мере на два десятка больше, а еще требуются специальные ферменты.
И хотя в небольших объемах организовать все это в лаборатории с легко контролируемой средой относительно нетрудно, повторить то же самое в промышленных масштабах можно лишь при наличии сложной системы оборудования, соблюдения температурного режима и особых условий для ферментации. Чтобы разработать необходимую технику, в 2021 году компания Antheia заручилась поддержкой неназванного производителя лекарств из Италии.
Как отмечает Кази Хелал, аналитик сферы биотехнологий в агентстве PitchBook, фирма Antheia является единственной фирмой, занимающей в области синтетических биоразработок нишу изготовления лекарственных ингредиентов. Бизнесу это может дать важное преимущество, но также эксперт отмечает, что «конкурентов в этой области довольно мало, и это совсем неспроста». Другая фирма, Amyris, которая синтезировала соединения для производства ингредиентов косметических средств, в текущем месяце подала заявку на банкротство и намерена полностью уйти с потребительского рынка. При этом Хелал подчеркивает, что если компания Antheia в состоянии будет выйти на более крупные масштабы, сосредоточившись на поставках лекарств первой необходимости, то она «определенно откроет себе дорогу к коммерческому успеху».
Смолки признает, что в плане реальной альтернативы существующей цепи поставок масштабирование бизнеса остается для стартапа серьезным препятствием, но напоминает: компания уже синтезировала коммерческую партию тебаина, а это «важное событие, ведь оно доказывает состоятельность технологии».
Инвесторов трудности на рынке ничуть не смущают. К настоящему моменту предприятие привлекло $120 млн от таких венчурных фондов как Viking Global, Sherpalo Ventures и фирма миллиардера Эрика Шмидта Hillspire. Согласно расчетам PitchBook, бизнес стоит $270 млн (в Antheia эту оценку оспаривают, но корректный показатель не называют). Кроме того, в 2021 году стартап заключил контракт со специализирующейся на биосинтезе компанией Ginkgo Bioworks, которая разрабатывает для процесса ферментации Antheia специальные энзимы.
Следующим этапом для Antheia и ее 52 сотрудников станет подготовка к полноценному выводу продукции на рынок, для чего потребуется одобрение со стороны регулирующих органов в лице Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов и других агентств (FDA). Таким образом, необходимо доказать, что лекарственные ингредиенты, синтезированные из лабораторных дрожжей, имеют такое же качество, как и произведенные обычным способом. Смолки говорит, что если все получится, то одобрения FDA она рассчитывает добиться уже к концу текущего года, а в 2024-м официально начнутся продажи.
«Это запустит процесс преображения отрасли, и она начнет переходить к более эффективному, гибкому и рентабельному способу изготовления», ― заключает предпринимательница.