Стартап Bionaut Labs в Лос-Анджелесе создает крошечных роботов для инъекций непосредственно в опухоль

Врачи берут микроскопический аппарат, наполненный химическими веществами, убивающими рак, вводят его в человеческое тело и направляют к злокачественной опухоли, чтобы доставить полезный груз, прежде чем совершить быстрый выход.

На протяжении большей части 55 лет, прошедших с тех пор, как «Фантастическое путешествие» уменьшило Ракель Уэлч и компанию до размера клетки, чтобы вырвать тромб из мозга ученого, этот сценарий был чистой научной фантастикой.

Но Bionaut Labs, стартап медицинских микророботов с дистанционным управлением, намеревается стать первой компанией, воплотившей это в клиническую реальность.

Опираясь на 20 миллионов долларов венчурного финансирования и опираясь на последние достижения в области робототехники и точного производства, компания Калвер-Сити разрабатывает устройство размером с хлебную крошку, которое врачи могут вставить в позвоночник или череп и магнитным способом направить к цели, чтобы доставить точная доза лекарств. К 2023 году планируется перейти к клиническим испытаниям.

Майкл Шпигельмахер, исполнительный директор Bionaut, сказал, что он и его соучредитель Авиад Майзельс создали компанию в 2016 году, чтобы решить фундаментальную проблему современной медицины: доставить лекарство в нужное место в нужной дозе.

Доставка большинства лекарств сегодня основана на диффузии через кровоток, что требует высоких доз, чтобы гарантировать, что достаточное количество активных ингредиентов попадает в цель, и часто означает, что остальная часть организма поражается одновременно. «Это очень статистический характер и неточность», — сказал Шпигельмахер. «Мы просто хотели придумать способ добраться туда», в проблемную зону, «вместо того, чтобы заливать тело лекарствами».

Шпигельмахер и Майзельс работали вместе в середине 2000-х годов в PrimeSense, стартапе с трехмерным зондированием, который разработал Xbox Kinect до того, как его приобрела Apple в 2013 году, и поддерживали связь по мере роста их взаимного интереса к развивающейся области медицинских микророботов. . Они сосредоточились на исследованиях, проводимых Институтом интеллектуальных систем им. Макса Планка в Штутгарте, Германия, и обратились к руководителю лаборатории, ученому по имени Пир Фишер, с просьбой о сотрудничестве над тем, что они могли бы вывести на рынок.

Фишер стал старшим научным консультантом Bionaut, и компания начала финансировать его исследования, прежде чем привлечь несколько раундов венчурного капитала от Upfront Ventures, Khosla Ventures и Revolution, среди прочих, чтобы нанять небольшую команду и начать тестирование технологии на живых животных в своем Culver. Городской офис. По словам Шпигельмахера, через четыре года компания готова усовершенствовать свою технику и подготовиться к испытаниям на людях.

Bionaut нацелен на глиомы ствола головного мозга, тип рака, который в основном поражает детей и молодых людей, в качестве первого шага к проверке своих технологий. Опухоли головного мозга особенно сложно лечить с помощью современных технологий: облучение и хирургическое вмешательство могут нанести слишком большой ущерб нежным тканям, а гематоэнцефалический барьер не позволяет большинству химиотерапевтических препаратов достигать опухоли. Возможность доставлять лекарства прямо в опухоль была бы значительным достижением.

Устройство Bionaut перемещается из катетера в субарахноидальное пространство позвоночника живой овцы. 2020 год. (Bionaut Labs)

Вот как это работает: врач вводит несколько устройств Bionaut в позвоночник через катетер. Каждое устройство достаточно велико, чтобы его можно было хорошо увидеть на прямом рентгеновском снимке; существует технология производства, позволяющая сделать устройства еще меньше, но Bionaut решила сохранить их близкие к миллиметровому масштабу, чтобы сделать их менее трудными для отслеживания и маневрирования через тело.

Набор магнитов, расположенных вокруг головы и шеи, создает внешнее магнитное поле, которым врач может управлять, чтобы протолкнуть устройства вверх по позвоночнику и в пораженный участок ствола мозга. Как только они окажутся в правильном положении, другой магнитный сигнал активирует крошечный поршень в грузовом отсеке каждого устройства, выбрасывая лекарство. Затем врач может вернуть устройства туда, где они вошли в позвоночник, и удалить их.

Исследования в области науки, лежащей в основе технологии Bionaut, начались несколько десятилетий назад, но в последние годы ускорились.

«Есть статьи из 80-х, в которых человек берет большой винт — я буквально говорю о большом винте, который вы вставляете в стену — и магнитно управляет им, чтобы пройти через кусок стейка», — сказал Шпигельмахер. «Это было небезопасно, но концепция была».

Сейчас область прецизионного производства продвинулась до такой степени, что крошечные медицинские устройства могут производиться серийно через сеть поставщиков аналогично другой бытовой электронике. «Главное, что мы здесь не изобретаем велосипед», — отметил Шпигельмахер.

Джинксин Ли, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете штата Мичиган, который занимается медицинской микроробототехникой, назвал команду Фишера в Max Planck «одним из пионеров в этой технологии». Ли сказал, что он ожидает, что в ближайшие годы у Bionaut появится ряд новых конкурентов, поскольку микророботы используются во все большем количестве медицинских процедур.

Марк Мискин, доцент кафедры электротехники Пенсильванского университета, работающий с нанороботами, сказал, что нервная система особенно хорошо подходит для вмешательства микророботов. «Я бы отдал им должное за то, что они нашли место, где они могут оказать влияние, и обосновать свою конкурентоспособность с традиционными фармацевтическими подходами», — сказал он.

Некоторые малоинвазивные методы хирургии головного мозга уже основаны на использовании тонких эндоскопов и хирургических инструментов через позвоночник, чтобы добраться до черепа. «Избавиться от шнура — отличная идея», — сказал Мискин. «Вы обязательно должны это сделать».

Bionaut также сотрудничает с внешними исследователями, которые пытаются разработать фармакологическое лечение болезни Хантингтона, которая влияет на набор нейронов, скрытых глубоко в мозгу, называемых базальными ганглиями. Система Bionaut не только позволит хирургам избежать трепанации черепа для достижения целевой области, но также может позволить им использовать менее опасные углы подхода через серое вещество, что было бы невозможно без беспроводного инструмента. «Мы физически освобождаем их от требований прямолинейности, которых они должны придерживаться сегодня», — сказал Шпигельмахер.

Следующим препятствием для Bionaut является процесс клинических испытаний. В то время как медицинские устройства обычно проходят упрощенный процесс утверждения, сочетание новой техники Bionaut с доставкой лекарств означает, что они должны пройти полный режим FDA. Согласно недавнему исследованию Массачусетского технологического института , большинство новых лекарств, требующих одобрения FDA, терпят неудачу, и, согласно недавнему исследованию, проведенному в Массачусетском технологическом институте, показатели успешности широко варьируются от 33% для новых вакцин от инфекционных заболеваний до всего 3,4% для экспериментальных противораковых препаратов .

Bionaut в первую очередь нацелен на глиомы ствола мозга, чтобы увеличить эти шансы. «Это редкое заболевание, лекарства на данный момент нет, и они поставляют проверенные и одобренные препараты для химиотерапии, которые убивают опухолевые клетки», — сказал Кевин Чжан, партнер Upfront Ventures, который руководил инвестициями фонда в Bionaut. Для лечения редких заболеваний можно подать заявку на получение статуса «редкий» в FDA, которое предоставляет налоговые льготы и оптимизирует процесс регулирования. «Лучший способ улучшить свои шансы, помимо хорошего решения, — сказал Чжан, — это выбрать правильную проблему, которую нужно решать с высокими неудовлетворенными потребностями».

Если лечение глиомы пройдет клинические испытания, план состоит в том, чтобы распространить эту технологию на другие состояния центральной нервной системы и другие области, на которые трудно воздействовать лекарствами, например, внутри глаза. Переход к остальной части тела еще дальше на горизонте.

Но первый шаг — это вложить серьезные деньги в то, чтобы доставить его из лаборатории в операционные. Когда Шпигельмахер впервые обратился к инвесторам с предложением стать Бионавтом, большинство его отвергло, убеждая его подождать, пока академические исследователи усовершенствуют науку. Для Шпигельмахера коммерциализация была способом «добраться до пациентов раньше, чем в противном случае», — сказал он. «Не в темпе академических кругов».

Поделиться

Источник