Prof. Marcin Drąg zbudował od podstaw laboratorium chemii biologicznej i bioobrazowania na Politechnice Wrocławskiej. Wraz ze swoim zespołem opisał kluczowy enzym koronawirusa SARS-CoV-2 i otworzył tym samym drogę do powstania leku Paxlovid na COVID-19, produkowanego przez firmę Pfizer. Podczas rozmowy z PAP naukowiec opowiedział, jak to się stało, że w momencie wybuchu pandemii COVID-19 jego laboratorium na Politechnice Wrocławskiej było doskonale przygotowane do pracy nad nowymi lekami przeciwwirusowymi – istotnymi z punktu widzenia walki z koronawirusem.
- Na początku wyjaśnijmy kluczową rzecz – każde laboratorium badawcze może być niebezpieczne. Bo niebezpieczne są związki chemiczne czy substancje biologiczne, które są tam przechowywane. Ale po to mamy procedury bezpieczeństwa i zaawansowane szkolenia, żeby móc szybko unieszkodliwić niebezpieczny związek czy organizm. Zdezaktywowana substancja czy organizm jest już zupełnie bezpieczny. Istnieje oczywiście klasyfikacja poziomu zabezpieczeń laboratoriów, określająca, z jak niebezpiecznymi materiałami się tam pracuje, ale nie jest tak, że na porządku dziennym "coś z nich wycieka" – mówi prof. Drąg. Nawiązuje w ten sposób do popularnych podczas pandemii teorii, że „wirusy wyciekają z niebezpiecznych laboratoriów”.
Dzięki postępowi w nauce rozwiązaliśmy problem SARS-CoV-2
- Proponuję odwrócić myślenie o laboratoriach jako źródle wszelkiego zła. Niebezpieczne są wirusy, które były z nami od początku naszego istnienia i już tak zostanie. A laboratoria są jedynym miejscem, gdzie można opracowywać rozwiązania, żeby z nimi walczyć. Kiedy 500 lat temu panowała czarna ospa, wymierały całe wioski - właśnie dlatego, że nie istniały możliwości tworzenia skutecznych terapii. Wszystkie wojny razem wzięte nie spowodowały tyle śmierci, co czarna ospa. Nikt nie wiedział, jak to opanować. Teraz mamy laboratoria i dzięki postępowi w nauce rozwiązaliśmy problem SARS-CoV-2 w trzy lata – tłumaczy prof. Drąg.
Jego laboratorium we Wrocławiu w czterostopniowej skali zabezpieczeń – ma przyznany poziom 2. Oznacza to, że wykonuje się w nim pracę z niebezpiecznym materiałem biologicznym – takim jak GMO, ale nie można w nim pracować z aktywnym wirusem typu SARS-CoV-2 (jest to możliwe tylko w laboratoriach z poziomem zabezpieczeń o numerze 3 i 4). W laboratorium prof. Drąga można natomiast pracować z wirusem, który jest zdezaktywowany.
Po ukończeniu doktoratu Marcin Drąg wyjechał do USA, gdzie zajął się tzw. nienaturalnymi aminokwasami. - Nie był to popularny temat, bo brakowało technologii wspomagającej wyszukiwanie najlepszych nienaturalnych aminokwasów i zawodziły próby zastosowania ich w farmacji. Mnie jednak udało się opracować rozwiązanie, które zadziałało i przeszło wszystkie próby eksperymentalne – wspomina Drąg.
Zdecydował się wrócić do kraju, bo – jak sam mówi – miał świadomość, że założenie własnego laboratorium w USA jest bardzo trudne, a tylko w ten sposób można osiągnąć niezależność naukową.
- Wiedziałem, że jak sobie nie utworzę własnego miejsca, to mając nad sobą zwierzchnika, będę musiał 'dzielić lub oddać swój sukces'. Chciałem podjąć ryzyko niezależnej pracy, edukowania młodych pracowników naukowych i pokazania, że w tej tematyce w Polsce też można prowadzić badania na światowym poziomie. Wystąpiłem do Fundacji na rzecz Nauki Polskiej o grant Focus. Dostałem pieniądze na remont, zakup aparatury, pensje dla doktorantów. Idealne na start – wspomina.
Mały zespół badaczy rozpoczął pracę w 2009 r. w raczkującym dopiero laboratorium. Kiedy technologia była gotowa, a praca naukowa przedstawiająca odkrycie wysłana do recenzji, pojechali do RPA przedstawić wyniki swoich prac na konferencji International Proteolysis Society.
- Na wykładzie przedstawiłem technologię, z jakiej korzystamy i wyjaśniłem, w jaki sposób można ją zastosować w poszukiwaniu leków, markerów do obrazowania, struktur wiodących do dalszych badań czy nowych typów receptorów. Wiele osób zgromadzonych na tej konferencji od razu dostrzegło potencjał i zostaliśmy wręcz zasypani ofertami współpracy z laboratoriów akademickich i przemysłu – opowiada prof. Drąg.
Wraz z nowymi zamówieniami pojawiły się pieniądze na rozbudowę laboratorium i w ten sposób zespół usamodzielniał się coraz bardziej, bo konsekwentnie rozwijał obszar tematyczny, w który środowisko naukowe powątpiewało.
- Często spotykaliśmy się z zarzutem, że to jest nauka akademicka i nie znajdzie praktycznego zastosowania. Wielokrotnie słyszałem, że nienaturalne aminokwasy są toksyczne, niebezpieczne i nie będą mogły być wykorzystywane w praktyce. Nie była to prawda, gdyż już wtedy istniały leki, w których strukturze występowały pojedyncze nienaturalne aminokwasy – wspomina prof. Drąg.
Ważna w historii sukcesu prof. Marcina Drąga jest jego przyjaźń z niemieckim biochemikiem prof. Rolfem Hilgenfeldem z Instytutu Biochemii na Uniwersytecie w Lubece. Prof. Hilgenfeld prowadził intensywną pracę badawczą podczas pierwszej epidemii SARS z 2002/2003 r. Tematem jego pracy były również inne wirusy, jak choćby Zika czy Ebola.
- Rolf często mi powtarzał, że będziemy mieli pandemię, do której w ogóle nie jesteśmy przygotowani, bo nie ma testów i leków. Mówił, że będzie to prawdopodobnie pandemia koronawirusa, bo tylko cudem pierwsza epidemia SARS w 2002/2003 r. nie rozlała się na cały świat. I ja mu w to uwierzyłem. Sam też próbowałem rozpowszechniać tę informacje, ale wszyscy w to wątpili, nawet wirusolodzy. Każdy twierdził, że ten problem może dotyczyć jedynie Azji, a światowa pandemia to wymysł filmowców – wspomina prof. Drąg.
Mimo takiej reakcji naukowiec postanowił stworzyć swoją bibliotekę do badania proteaz (czyli enzymów proteolitycznych) dedykowaną koronawirusom. Enzymy z koronwairusów SARS-1 i MERS do zbadania miał przywieźć prof. Rolf Hilgenfeld jeszcze przed świętami Bożego Narodzenia w 2019 r., ale pojechał do Chin testować pierwsze leki, które były opracowywane dla potrzeby SARS-1. Zbieg okoliczności sprawił, że prof. Hilgenfeld zobaczył na własne oczy, że Chińczycy nie radzą sobie z nowym rodzajem koronawirusa SARS-CoV-2 – i podzielił się tą wiadomością z prof. Drągiem. Nie czekając na rozwój wydarzeń – obaj wzięli się do pracy.
- Kiedy 10 stycznia 2020 r. Chińczycy opublikowali genom SARS-CoV-2 – zobaczyliśmy, że są tam dwie proteazy. Rolf zaczął pracować na jednej z nich (Mpro), żeby stworzyć strukturę krystaliczną i podzielił się ze mną swoją pracą po powrocie w lutym 2020 r. Przywiózł mi także ten enzym do Wrocławia. W ten sposób nasza biblioteka mogła zostać natychmiast wykorzystana w badaniach nad SARS-CoV-2 – mówi prof. Drąg.
I dodaje: Wiedzieliśmy na podstawie historii z SARS-1, że zatrzymanie działania proteazy Mpro spowoduje zahamowanie rozwoju wirusa. Wiedzieliśmy, że tą ścieżką powinniśmy iść – że to jest nasz cel medyczny. Porównaliśmy bibliotekę z proteazą Mpro z SARS-1. Doszliśmy do wniosku, że centrum aktywne w obu enzymach jest identyczne. Wskazaliśmy aminokwasy, które powinny znaleźć się w składzie leku.
Swoje odkrycie naukowcy opublikowali jako pierwsi na świecie na platformie bioRxiv – w systemie z otwartym dostępem dla każdego chętnego. - Był początek marca 2020 r. – czyli czas największej paniki i wyczekiwania na pacjenta zero w Polsce. Praca cieszyła się gigantycznym zainteresowaniem. Miałem setki telefonów od dziennikarzy, polityków i zwykłych ludzi - wspomina prof. Drąg.
- Wtedy też zaczęła się drapieżna polityka naukowa. Dostawałem mnóstwo nieetycznych ofert współpracy. To były oferty z Polski i z zagranicy. W zamian za określone korzyści, dostawałem propozycje przejęcia laboratorium, własności intelektualnej i ludzi czy oddania tematyki badawczej, nad którą pracowaliśmy tyle lat. Nasze aplikacje grantowe były najpierw odrzucane jako 'nie mające szans na wdrożenie', a potem natychmiast dostawaliśmy propozycje ponownego ich złożenia w konsorcjach z firmami biotech czy instytutami badawczymi, niemającymi pojęcia o tego typu badaniach. Wszystko za kwoty często kilkadziesiąt razy wyższe od tych, o które my aplikowaliśmy i z uwzględnieniem dodatkowych osób i ich znajomych, które jak się teraz okazuje wcześniej oceniały i odrzucały te nasze aplikacje. Najsmutniejsze w tym jest to, że wiele z tych osób to uznani naukowcy, uważający się za autorytety w nauce czy pracownicy agencji grantowych. Oczywiście nigdy nie przystałem na żadną z takich ofert – mówi prof. Drąg.
Zaczęły też – jak wspomina naukowiec – ukazywać się nieprawdziwe informacje o toczącej się współpracy pomiędzy nim i obcymi mu osobami czy grupami badawczymi, a nawet firmami. - Na podstawie opublikowanych przez nas wyników o substratach do poszukiwania nowych leków, firmy o zasięgu światowym bez naszej zgody zaczęły sprzedawać te odczynniki za ogromne pieniądze - mówi naukowiec.
Żeby zapanować nad sytuacją, Politechnika Wrocławska podpisała porozumienie z japońską firmą Peptide Institute Inc. na dystrybucję związków chemicznych opracowanych w laboratorium prof. Drąga.
- Ku naszemu zaskoczeniu w marcu 2021 r. firma Pfizer opublikowała cząsteczkę, którą zamierzała wykorzystać do stworzenia leku przeciw COVID-19. Miała ona w składzie trzy nienaturalne aminokwasy - wspomina naukowiec. Jeden z nich był tym optymalnym wskazanym przez prof. Drąga i prof. Hilgenfelda w pracy opublikowanej rok wcześniej.
- Bardzo się z tego cieszyłem, bo tylko dużą firmę było stać na przeprowadzenie kompleksowych badań klinicznych, które w końcu mogły potwierdzić, że moja teoria z zastosowaniem nienaturalnych aminokwasów jako jednego ze składników leków – działa. I w dodatku jest w stanie rozwiązać jeden z najbardziej palących problemów zdrowia publicznego na świecie – mówi prof. Drąg.
I tak się stało. Lek Paxlovid przeszedł testy kliniczne i został zaakceptowany przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA).
- Mnie i mojego laboratorium w życiu by nie było stać na wyprodukowanie leku w tak krótkim czasie i przeprowadzenie go przez skomplikowaną procedurę amerykańskiej instytucji dopuszczającej nowe leki na rynek – FDA – podkreśla prof. Drąg. I dodaje, że przy wcześniejszych propozycjach poszukiwania leków z wykorzystaniem wyłącznie nienaturalnych aminokwasów instytucje zatwierdzające leki do użytku były bardzo sceptyczne.
Naukowiec pytany o to, jak rozmawiać o wpływie „big pharma” na rozwój medycyny i gaszenie kryzysów zdrowia publicznego, odpowiada, że trzeba otwarcie mówić o różnych modelach współpracy i co z nich wynika. Najprostszy model współpracy z firmami farmaceutycznymi to tak zwany "fee for service" - czyli pieniądze za opracowanie rozwiązania.
- My raczej unikamy tego modelu, bo wolimy partnerskie podejście. Czyli - oprócz pieniędzy - firma daje nam możliwości korzystania ze swoich zasobów (innych rozwiązań, zastosowań unikalnych dla tej firmy). Dostajemy w ramach tej współpracy materiał biologiczny, do którego normalnie nie ma dostępu. Mamy też dostęp do ich naukowców czy know-how. To jest obopólna wymiana, w której chodzi o wykorzystanie potencjału instytucji, a nie tylko dostarczenie produktu – wyjaśnia prof. Drąg. I dodaje, że bardzo cennym elementem partnerskiej współpracy z firmami farmaceutycznymi jest możliwość wspólnego publikowania prac naukowych.
- W umowie zastrzegamy nawet, kto będzie pierwszym, a kto ostatnim autorem pracy – mówi prof. Drąg.
Inny model współpracy dotyczy dzielenia własności intelektualnej. Jest to istotne w procesie składania wniosków patentowych.
Prof. Drąg pytany dlaczego nie skusił się na pracę tylko w biznesie, odpowiada:
- Celowo wybrałem pracę w nauce akademickiej, a nie w "big pharma", choć mógłbym to robić z wielkim powodzeniem. Wiele osób kusi praca w biznesie, bo idą za tym duże pieniądze, ale potem często człowiek orientuje się, że traci wolność naukową. Idąc do przemysłu realizujemy projekt, o którym ktoś w każdej chwili może zadecydować, że nie będzie kontynuowany, bo ‘zmieniła się koncepcja’. Nie można też publikować wszystkich odkryć (bo nie ma na to czasu czy zgody przełożonych), a potem to przepada. Mnie taka forma pracy nie odpowiada. Mam zupełnie inną filozofię życiową. Lubię naukę za to, że mogę tu robić rzeczy sprzeczne z intuicją środowiska naukowego lub coś, co mnie najzwyczajniej ciekawi – podsumowuje prof. Drąg.