Giovanni Traverso und L4TE, das „Nest“ der Medizin der Zukunft

Jeden Montagmorgen treffen sich mehr als hundert Menschen mit Giovanni Traverso In einem Klassenzimmer des Brigham and Women's Hospital in Boston. Es gibt Essen für alle, eine Stunde geselliges Beisammensein, und dann geht es los. Maschinenbauingenieure, Biologen, Tierärzte, Ärzte. Jeder bringt seinen eigenen Beitrag mit. Ein Stammzellenexperte kommentiert ein Maschinenbauprojekt. Ein Elektroingenieur entdeckt einen Fehler in einem Medikamentenverabreichungssystem. Sie alle sind aus demselben Grund hier: um neue Wege zu finden, Medikamente in den menschlichen Körper zu bringen.

Willkommen bei LT4E in Labor für Translationale Technik, ein Ort, an dem Pillen zu Stars werden, die eine Woche lang im Magen bleiben, und an dem Kapseln, die von Tintenfischen inspiriert sind, Medikamente ohne Nadeln injizieren. Habe ich Sie genug verwirrt? Verzeihen Sie mir: Ich werde es klarstellen. Beginnen wir mit Giovanni Traverso, den ich am Anfang erwähnt habe. Wer ist er?

Der Arzt, der nicht aufhörte zu heilen

Giovanni Traverso ist 49 Jahre alt. Er wurde in Cambridge, England, geboren, wuchs aber in Peru, dann in Kanada und schließlich wieder in England auf. Sein Vater war Peruaner mit italienischen Wurzeln, seine Mutter Nicaraguanerin. Als er 14 war, zog seine Familie nach Toronto, Kanada, um den politischen Unruhen in Peru zu entgehen. Nachdem er in der High School seine Pflichtkurse vorzeitig abgeschlossen hatte, folgte er dem Rat eines Chemielehrers und schrieb sich für ein Programm ein, das ihn an ein Genetiklabor der Universität von Toronto führte. Toronto Krankenhaus für kranke Kinder.

Dort verbringt er seine Nachmittage mit der Kartierung des Chromosoms 7 und dem Erlernen molekularbiologischer Techniken wie der PCR. Es ist die Pionierzeit der Genomik, und Traverso verliebt sich in den wissenschaftlichen Prozess: Stellen Sie eine Frage, entwerfen Sie ein Experiment, finden Sie eine Antwort.

Er beschließt, in Cambridge Medizin zu studieren, aber im zweiten Jahr macht er ein Sommerpraktikum im Labor des Krebsspezialisten Bert Vogelstein eine Johns Hopkins UniversityDie Arbeit faszinierte ihn so sehr, dass Vogelstein ihn bat, für eine Promotion zu bleiben. Traverso nahm an, legte sein Medizinstudium auf Eis und zog nach Baltimore. Während seiner Promotion entwickelte er eine Methode zur Identifizierung von Dickdarmkrebsmutationen in Stuhlproben. eine Technologie, die später von Exact Sciences lizenziert wurde und wird jetzt im Cologuard-Test verwendet. Im Jahr 2003 landete es für diese Arbeit in der TR35-Liste der MIT, die der 35 vielversprechendsten Innovatoren unter 35 Jahren weltweit.

Nach seiner Promotion kehrte er nach Cambridge zurück, um sein Medizinstudium abzuschließen, und absolvierte anschließend drei Jahre lang eine klinische Praxis in Großbritannien. Doch das war nicht genug. in 2007 beginnt eine Facharztausbildung in Innerer Medizin an Brigham und Frauenklinik von Boston und klopft gleichzeitig an die Tür von Robert Langer, Professor am MIT und Pionier der Werkstofftechnik in der Medizin. Traverso hat keinen Hintergrund im Chemieingenieurwesen, erkennt aber den Wert der Kombination klinischer Erkenntnisse mit Materialwissenschaften. Langer heißt ihn als Postdoc willkommen. Von diesem Moment an bewegte sich Traverso ununterbrochen auf zwei parallelen Gleisen.: Arzt, der Patienten besucht, Ingenieur, der Geräte erfindet.

Ein Labor, das wie ein Startup funktioniert (aber eine Akademie ist)

heute Giovanni Traverso ist außerordentlicher Professor für Maschinenbau am MIT, Gastroenterologe am Brigham und Frauenklinik, assoziiertes Mitglied der Breites InstitutUnd leitet, wie erwähnt, die Labor für Translationale Technik (L4TE), eine Gruppe von über 100 Personen, verteilt auf das MIT, das Brigham Broad Institute, das Koch Institute und The Engine, den Inkubator für Spitzentechnologie des MIT. Das Labor ist nach spezialisierten „Themen“ strukturiert: Herstellung, Bioanalytik und In-vivo-Tests mit engagierten Teams und hauseigenen Tierärzten. Ein Forscher kann von der biologischen Formulierung zum mechanischen Design übergehen, ohne jemals das Ökosystem des Labors zu verlassen.Wenn er einen Prototyp an Tieren testen muss, ist der Tierarzt da. Wenn er herausfinden muss, wie er die FDA-Zulassung erhält, steht ihm jemand zur Seite. Alles im selben gemeinsamen Raum.

Durch diese Vorgehensweise entfallen monatelange Wartezeiten zwischen einzelnen Teams. In vielen akademischen Laboren werden erste Entdeckungen zu Prototypen weiterentwickelt und dann an andere Gruppen (manchmal in der Industrie, manchmal im klinischen Umfeld) zur weiteren Erprobung und Kommerzialisierung weitergegeben. Im Labor von Giovanni Traverso werden diese Schritte zu einem einzigen kontinuierlichen Fluss komprimiertErfindung, Prototyping, Tests, Iteration und klinisches Feedback erfolgen in der Hand eines einzigen interdisziplinären Teams. Ingenieure sitzen Seite an Seite mit Ärzten, Materialwissenschaftler mit Mikrobiologen.

An einem beliebigen Tag kann es vorkommen, dass ein Forscher den Morgen mit der Besprechung einer Tierstudie mit einem Tierarzt beginnt, den Nachmittag mit der Verfeinerung eines mechanischen Designs verbringt und den Abend mit einem Treffen mit einem Regulierungsexperten beendet.

Tintenfisch-inspirierte Kapseln und sternförmige Pillen

Die Gruppe von Giovanni Traverso hat eine Reihe von Technologien entwickelt, die fast fantastisch klingen, sich jedoch bereits in der fortgeschrittenen klinischen Phase befinden. Die sternförmige Kapsel zum Beispiel. Es wird wie eine normale Pille geschluckt, gelangt in den Magen und öffnet sich zu einer sternförmigen Struktur, die es im Magengewebe verankert.Es gibt Medikamente schrittweise über Tage oder Wochen frei, löst sich dann auf und wird auf natürliche Weise ausgeschieden. Eine Version dieser Technologie, geladen mit Risperidon zur Behandlung von Schizophrenie, hat klinische Studien der Phase 3 mit positiven Ergebnissen abgeschlossen. Es ist das erste langwirksame orale Therapie für diese Pathologie.

Dann ist da die von Kopffüßern inspirierte Kapsel. Tintenfische und Kraken bewegen sich fort, indem sie ihren Mantel mit Wasser füllen und es dann schnell durch den Siphon ausstoßen. Traverso und sein Team nutzten das gleiche Prinzip, um ein Kapsel, die Arzneimittelstrahlen abfeuert direkt in die Wand des Verdauungstrakts. Keine Nadeln. Nur kontrollierter Druck. Die Kapsel passiert den Magen intakt, löst sich im Darm auf und gibt das Medikament frei, wobei komprimiertes Kohlendioxid oder Spiralfedern den nötigen Schub erzeugen.In Tierversuchen verabreichte diese Technologie Insulin und GLP-1-Rezeptoragonisten mit der gleichen Wirksamkeit wie subkutane Injektionen. Das System könnte auch für RNA-Therapien, Impfstoffe und Behandlungen gegen Fettleibigkeit und Diabetes eingesetzt werden.

Eine weitere Erfindung des Labors ist eine Kapsel, die monatelang im Magen verbleibt und kontinuierlich die Innentemperatur überwachtJedes Mal, wenn eine Person isst oder trinkt, ändert sich ihre Temperatur leicht. Durch die Messung dieser Mikroveränderungen zeichnet die Kapsel Essgewohnheiten mit einer Präzision auf, die mit externen Geräten oder Selbstauskünften nicht möglich ist.. James McRae, der diese Technologie während seiner Promotion bei Traverso entwickelt hat, sagt, sie könnte neue Erkenntnisse darüber liefern, wie Medikamente wie Ozempic und andere GLP-1-Therapien verändern das Essverhalten. Vom ersten Tag des Projekts an arbeitete McRae mit externen Unternehmen und Regulierungsberatern zusammen, um zukünftige Studien am Menschen vorzubereiten.

Elf Startups und eine Obsession mit Patienten

Giovanni Traverso er war Mitbegründer von nicht weniger als 11 Biotech-Startups seine Erfindungen aus dem Labor zu holen. Einige davon befassen sich mit globalen Gesundheitsproblemen, wie etwa der Entwicklung nachhaltigerer persönlicher Schutzausrüstung für Mitarbeiter im Gesundheitswesen. Andere konzentrieren sich auf chronische Erkrankungen, die ständige Dosen erfordern: HIV, Schizophrenie, Diabetes.

Lyndra TherapeutikaDas 2015 mit Robert Langer und anderen gegründete Unternehmen hat über 305 Millionen US-Dollar aufgebracht und führt klinische Studien mit seiner wöchentlichen Pille gegen Schizophrenie durch. Bio Sound arbeitet an Technologien zur ultraschnellen Verabreichung von Therapien im Magen-Darm-Trakt. Celero-Systeme entwickelt ein einnehmbares Gerät zur Erkennung von Opioid-Überdosierungen. Vivtex befasst sich mit oralen Arzneimittelverabreichungssystemen. Syntis Bio, gegründet im Jahr 2022, arbeitet an einem oralen Polymer, das den Magen und andere Organe überzieht und so die Aufnahme von Medikamenten oder die Aktivierung von Hormonen verändert.

Doch Traverso betrachtet diese Unternehmen nicht als akademische Spin-offs. Er sieht sie als natürliche Erweiterungen der Arbeit seines Labors. „Was wir tun, ist ein Kontinuum“, sagt er. Projekte sind wie Kinder: Sie werden geboren, sie werden gefördert und schließlich werden sie in die Welt hinausgeschickt, um zu wachsen und Menschen zu helfen.. Matt Murphy, ein Maschinenbauingenieur, der einen der wichtigsten Fertigungsbereiche des Labors leitet, sagt, er habe „in den vier Jahren, in denen er hier gearbeitet hat, Erfahrung auf Doktorandenniveau gesammelt.“ Jetzt bereitet er sich darauf vor, mit einem von Traversos Postdocs ein Startup zu gründen.

Scheitern Sie gut, scheitern Sie schnell, machen Sie weiter

Traversos Philosophie ist einfach: Gut scheitern, schnell scheitern, weitermachen. „Die meisten Dinge, an denen ich gearbeitet habe, sind gescheitert“, sagt er. „Aber es kommt darauf an, wie man Scheitern definiert.“ Auch wenn eine Hypothese nicht wie erwartet funktioniert, hat der Prozess selbst einen Wert.Aus diesem Grund ermutigt er Studenten und Postdocs, sich großen, ungewissen Problemen zu stellen, wohl wissend, dass eine Sackgasse nicht das Ende einer Karriere ist, sondern lediglich eine Gelegenheit, die nächste Herausforderung besser zu meistern.

James McRae Er erinnert sich an eine Zeit, als ein großes Programm, dessen Vorbereitung zwei oder drei Jahre gedauert hatte, plötzlich die Richtung änderte, nachdem der Sponsor seine Prioritäten verschoben hatte. Das Team bereitete ein Gerät für Sicherheitstests am Menschen vor, doch plötzlich war dieses Ziel nicht mehr gegeben. Anstatt alles auf Eis zu legen, drängte Traverso die Gruppe, „wieder etwas kreativer zu sein“ und neue Wege zu gehen. Dieser Wandel war der Auslöser für McRaes Arbeit an einem autonomen Medikamentenverabreichungssystem: Der Patient schluckt zwei Kapseln, die im Magen interagieren. Wenn eine Sensorkapsel ein anomales Signal erkennt, weist sie eine zweite Kapsel an, ein Medikament freizusetzen.

„Er sagt oft, dass es ihm darum geht, keine Zeit zu verschwenden“, sagt sie. Kimberley Biggs, ein Postdoc im Labor. „Zeit kann man nicht zurückkaufen. Zeit kann man nicht für später aufsparen.“ Wenn etwas nicht funktioniert, fragt Traverso seine Studenten, warum es nicht funktioniert hat. Liegt es an der Biologie? An der Materialwissenschaft? An der Mechanik? Er ist besessen von Verbesserungen.

Biggs arbeitet an einem Projekt, das von der Gates FoundationStabilisierung therapeutischer Bakterien für die Gesundheit von Neugeborenen und Frauen, sodass diese ohne Kühlung wirksam bleiben. Als ausgebildete Biochemikerin hatte sie vor ihrem Eintritt ins Labor noch nie an Geräten gearbeitet, arbeitete jedoch eng mit dem Team für mechanische Fertigung zusammen, um ihre Bakterientherapie (für Erkrankungen wie bakterielle Vaginose und wiederkehrende Harnwegsinfektionen) in einen intravaginalen Ring zu integrieren, der sie über einen längeren Zeitraum freisetzt.

Giovanni Traverso, oder: Der Maßstab für Erfolg ist nicht die Komplexität, sondern die Effektivität

Traverso unterhält noch immer eine klinische Praxis in Brigham und Frauenklinik, die mehrere Wochen im Jahr an der gastroenterologischen Sprechstunde teilnehmen. Der Kontakt mit den Patienten hält die Probleme konkret und hilft bei der Entscheidung, welche Rätsel im Labor gelöst werden müssen.

„Vor uns liegen viele Rätsel, und ich konzentriere mich auf Bereiche, die eine Lösung bieten, die den Menschen kurzfristig hilft“, sagt er. Für Traverso ist der Maßstab für Erfolg nicht die Komplexität der Technik, sondern die Effektivität des Ergebnisses. Das Ziel ist immer eine Therapie, die für die Menschen, die sie brauchen, funktioniert, wo immer sie sich befinden..

In seinen Kursen am MIT, wie Translationale TechnikGiovanni Traverso lädt Experten der FDA, aus Krankenhäusern und Start-ups ein, um die Herausforderungen der weltweiten Medizintechnikentwicklung zu diskutieren. „Er hat uns sein Netzwerk zur Verfügung gestellt“, sagt Murphy, der den Kurs während seiner Arbeit im Labor besuchte. „Jetzt, wo ich versuche, ein Start-up zu gründen, kann ich diese Leute erreichen.“ Die Laborkultur ist so kooperativ, dass jeder jedem etwas beibringen möchte. „Wenn Sie auf eine Herausforderung in einem Bereich stoßen, in dem Sie nur begrenzte Kenntnisse haben, besteht die Möglichkeit, dass jemand anderes im Labor über diesen Hintergrund verfügt und Ihnen gerne hilft.“

„Ich würde sagen, die meisten Dinge, an denen ich beteiligt war, sind gescheitert“, wiederholt Traverso. „Aber ich denke, es kommt darauf an, wie man Versagen definiert.“ Scheitern ist nicht das Ende, es ist nur Information.

Und im Labor für Translationales Engineering ist der Grundstein für die Zukunft bereits gelegt: Informationen sind die Währung, die am meisten zählt.