Bioconvergence: Tværvidenskabelig forskning skaber medicinske gennembrud

Bioconvergence er et udtryk for, at forskere fra forskellige videnskabelige discipliner inden for blandt andet medicin, nanoteknologi og biologi arbejder tæt sammen og på tværs af sædvanlige siloer, og det har vist sig at kunne skabe væsentlige gennembrud i udviklingen af nye medicinske behandlinger. Flere sjældne, arvelige sygdomme og kroniske lidelser, der i dag har få eller ingen behandlingsmuligheder, kan snart være fortid, takket være brugen af bioconvergence som model for videnskabeligt samarbejde.

Det er tydeligt i Bostons dynamiske life science-økosystem, der er spækket med virksomheder, forskningsinstitutter og organisationer, der allerede har integreret bioconvergence som tilgang og metode.

Et eksempel er Intellia Therapeutics, der er specialiseret i genetiske sygdomme. Tidligere i år præsenterede Intellia en løsning mod sygdommen ATTR amyloidose, som skyldes en genetisk fejl. Med én simpel behandling forventer man snart at kunne kurere sygdommen.

Behandlingen er baseret på CRISPR/Cas9-systemet, det efterhånden velkendte klippe-klistre værktøj til at ændre i gensekvenser. Genredigeringsværktøjet og genterapien leveres direkte og intravenøst i patientens leverceller i en uskadelig kapsel af fedtsyrer. Det er første gang, man har foretaget genændringer direkte i et levende menneskes celler. Alene det faktum er fuldstændigt revolutionerende.

Intellia bruger bioconvergence i deres tilgang til innovation, forskning og produktudvikling, og den nye behandling er derfor udviklet af et team af eksperter med en bred vifte af fagligheder.

Den gensekvens, der skal indsættes og reparere patientens celler, er identificeret og designet af bioinformatikere, med hjælp fra databaser, som bruger kunstig intelligens. Molekylærbiologer sørger for, at CRISPR-guiden og Cas9-enzymet er i stabil og funktionel form. Og nanoteknikere udvikler det biomateriale i lipid-kapslen, som systemet leveres i.

Intellias nye teknologi kan formentlig anvendes til at kurere utallige andre alvorlige genetiske sygdomme. I december 2021 udgav de resultater, der viser, at den samme behandlingstype kan hjælpe i forhold til sygdommen HAE (hereditært angioødem).

Covid-vaccinen krævede mange slags specialister

Et andet Boston-selskab, Moderna, har udviklet deres RNA-vaccine gennem bioconvergence. Den ekstremt hurtige udvikling var resultatet af et tværsektorielt samarbejde mellem bioinformatikere, virologer og medicinteknologer.

En bioconvergence-tilgang betød, at forskere indenfor biologi, kemi og nanoteknologi sammen kunne skabe de lipidnanopartikler, som lægemidlet – i dette tilfælde RNA-vaccinen – leveres i.

Samtidig arbejdede bioinformatikere og molekylærbiologer intenst for at udvikle og forberede en lang række gensekvenser, der hurtigt matchede den originale SARS-CoV-2-virus.

Bioconvergence stortrives i Boston

På Wyss Institute ved Harvard University fokuserer man på at forstå, hvordan bioconvergence kan etableres som en tværgående disciplin.

Instituttet er skabt med en vision om, at der fra naturens side ikke eksisterer tydelige grænser mellem elementer fra fysikkens, kemiens og biologiens verden – derfor bør forskningen og de teknologiske løsninger udvikles ud fra samme principper.

På Wyss Institute arbejder forskere, produktudviklere og forretningsfolk med rødder i både universitetsverdenen og industrien side om side for at løse udfordringer inden for blandt andet biodiagnostisk teknologi, immunologiske materialer, levende celleapparater, syntetisk biologi, forudsigende bioanalyse, 3D-organudvikling og molekylær robotteknologi.  

Flere opdagelser fra Wyss Institute har revolutioneret medicinudviklingen. For eksempel har Dave Mooneys forskergruppe udviklet hydrogeler, som sikrer effektiv og sikker levering af medicin til et specifikt behandlings-site i patienten, uden at stoffet skal gennem fordøjelsessystemet først i form af piller. Doseringen er dermed mere præcis, og medicinen virker så lokalt som muligt. Hydrogeler er særdeles fordelagtige til behandling af eksempelvis tumorer.

Ayis Antoniou, tidligere direktør for Wyss Institute, peger på de essentielle faktorer, der gør deres model særdeles succesfuld:

- Ved at samle akademiske forskere fra forskellige discipliner, industriens forskere, ingeniører med erfaring i produktudvikling og forretningsudviklere på samme fysiske lokation dannes et solidt grundlag for accelerering af videnskabelige opdagelser med kommercielt potentiale.

- Når specialister fra forskellige discipliner får friheden til at forske og innovere i omgivelser, hvor systemer og processer er indrettet til at understøtte samarbejdet omkring en fælles udfordring, bliver løsningerne ikke kun bedre og mere veludviklede men ofte også udviklet hurtigere.

- Forskningssucceser skal ikke blot måles på de traditionelle akademiske parametre men bør også inkludere IP-rettigheder, indgåede virksomhedsalliancer, licensaftaler, spin-outs samt nye teknologier.

I Danmark vinder bioconvergence også frem

Ayis Antonious betragtninger er en glimrende inspiration til aktørerne i det danske økosystem, der arbejder med forskning og udvikling og de innovative løsninger til fremtidens sundhedsudfordringer.

Hvis Danmark skal bevare sin plads som verdens fjerdestørste center for life science-innovation, er det afgørende, at forsknings- og udviklingsafdelinger fra hospitalerne, universiteterne samt store og små virksomheder samarbejder på kryds og tværs og lader sig inspirere af denne multidisciplinære tilgang.  

De danske eksempler findes allerede. På DTU Science Park arbejder forskere fra forskellige videnskabelige discipliner side om side med iværksættere og forretningsudviklere, hvilket netop skaber de unikke rammer for nye innovative løsninger, som vi kender det fra Bostons økosystem.

Samme tilgang findes også på Bio Innovation Institute, hvor startups med diverse videnskabelige baggrunde deler faciliteter og bliver guidet i at kommercialisere deres løsninger.

Der er et kæmpe potentiale for den danske sundhedssektor i at lade sig inspirere af bioconvergence-modellen. En af de største udfordringer ligger blandt andet i en omfattende kultur- og mindset-ændring samt i etableringen af de rette strukturer, der understøtter det tværsektorielle samarbejde.

Nøglen til succes ligger i det tværdisciplinære samarbejde omkring veldefinerede strategiske udfordringer og stærke partnerskaber.