How Do We Test Treatments for COVID-19?

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ERIC: From the Museum of Science Boston, this is Pulsar, a podcast where we answer questions from you our audience. I'm your host, Eric. We have received many questions about how scientists are working on treatments for COVID-19. And so our guest today is Dr. Fiona Garner, the director of Immuno-Oncology Clinical Development and Translational Medicine at Partner Therapeutics.

Dr. Garner, thanks so much for joining us today.

FIONA:Thank you for talking to me.

ERIC: So why don't we start with your background and how you pivoted to working on COVID-19 in the last few months.

FIONA: So I'm a clinical scientist at a company called Partner Therapeutics, and what I do is I'm essentially a scientist that's focused on clinical studies, so that's testing medicine and people.

My background is, I have a PhD in cancer biology. And I've spent most of my career working on new cancer drugs, and running clinical trials to work out which cancer patients are benefiting from these drugs, and to really try and understand how it's working in those patients. So at Partner Therapeutics we have a drug called leukine, which is a cytokine called GM-CSF.

And a cytokine is a protein that is naturally produced by your body to signal and regulate your immune cells. GM-CSF is an important cytokine that our body needs to regulate your innate immune cells, these are the white blood cells. You can think about them as the sort of first responders when you get an infection, the GM-CSF plays really important role in regulating these white blood cells.

The drug leukine is actually a man made version of GM-CSF and it was approved many years ago by the FDA to help certain cancer patients recover after a transplant. So before the current pandemic, I was working on a project to see if we could combine this drug leukine with another cancer drug called a checkpoint inhibitor.

And based on some previous clinical data, we knew that leukine had effects on the lung. And so we started to look at leukine might be able to help the lungs recover after COVID-19 infection.

ERIC: So we hear a lot in the news about clinical trials for various treatments, so can you talk a little bit about what that is?

FIONA: A clinical trial is a type of research that studies our tests, the treatments given to people. And clinical trials are really important because they allow for new medicines to be tested in a controlled way to make sure the drug is safe, and they will actually help people.

By control, they mean that the drug is tested against either a placebo or another treatment to make sure that medicine actually provides a benefit to the patient. And once it's found to be safe and beneficial, that might become the new treatment or the new standard of care. In the US, the FDA is the government agency that oversees all the clinical studies that run in this country.

And they review the data from these clinical trials, and then they decide which ones are gonna be approved for use.

ERIC: So a clinical trial is really an important step between identifying a potential treatment and having an approved medicine that can be used on a large scale.

FIONA: Absolutely, you need to make sure that you're doing what's called a robust clinical study.

A robust clinical trial is really important because you wanna make sure that there is no bias and that we are able to evaluate the data in a way that we can truly understand whether the drug is helping people. So there's a couple of ways that you can design a trial to ensure that there's no bias in the results, so one of those ways is designing the trial as a randomized trial.

That means people who want to join the trial will be assigned usually by a computer algorithm to either receive a treatment, maybe the research treatment or the control treatment. And this means that the patient or doctor has no say in what treatment they receive, and so there's no selection bias.

Another way we can avoid bias is by running what we call blind clinical studies. And what that means is that the patient and sometimes the doctor doesn't know what the active treatment is. So an example of this there's all the patients in the study might receive a white pill, but 50% of them will receive a white pill that has an active ingredient and the other 50% will just receive a placebo.

And that's another way that we can reduce bias. So all of these elements go into a clinical study to make it really robust, and to make sure that we know that the outcome data is not biased in any way, or has been manipulated in any way.

ERIC: Essentially, having subconscious bias is human, but we can prevent that bias from affecting the results if we set up the trial just right.

FIONA: Absolutely. And as scientists, we all hope that we're not going to influence your data, whether that's subconsciously or not. And so having these built-in ways and methods to ensure that there is no selection bias, or preference given to any one treatment, or the other, these are all really important ways to make the study very robust.

ERIC: You talked about using an existing medication that's already been approved and already is used for other treatments. So what's the advantage of that compared to making an entirely brand new medication to fight COVID-19?

FIONA: It's a great question, and I think it really just comes into the amount of time it takes to make a new medicine, and also the knowledge around that medicine.

So for COVID-19, there is no treatment right now available that have been approved by the FDA. And so any new treatment, whether it's using an existing medicine that might be used to treat another condition, or making a brand new medicine, they all need to go through clinical trial testing.

But there is some advantage to using an existing medicine, because there's a lot of information that we already know about those drugs. They've already been tested preclinically, and there's usually a large amount of known human data from other clinical trials. And so generally, we know a lot more about these existing medicines because you know how they work, how safe they are, and in what areas they might actually help people.

So taking a drug that's already being used to treat another condition has the advantage that you already know this information. So you can now just start your clinical trial much faster than developing a brand new medicine where a lot of that is unknown and requires a lot more testing.

ERIC: And that's really important to have a head start on a treatment for COVID-19 because the pandemic ramped up so quickly that there is a very immediate need for an effective treatment of a disease that didn't exist a year ago.

FIONA: That's right. And that's why we see today, there're already hundreds of clinical trials running, testing drugs.

And the majority of these drugs are actually testing existing medicines that are used to treat other conditions, but they've all been pivoted to see if they would be useful in treating COVID-19. It'll be a little bit longer before we start seeing the testing of brand new medicines that are very specific to treating COVID-19, but they're coming.

ERIC: So COVID-19 affects the lungs, you're looking at this medication that you said promotes lung repair, can you talk a little bit about what that exactly looks like inside of the lungs?

FIONA: Sure, GM-CSF is a cytokine that regulates many of our immune cells. In the lung, one of the key cells that it regulates is called an alveolar macrophages.

These long macrophages are critical in keeping your lungs healthy and free of any pathogens. You can think of them as vacuum cleaners of the lung, making sure that the alveolar sacs remain healthy and sort of clear of debris. So what we know with COVID-19 is the virus enters along, and attacks these cells, and kills them, and these include these alveolar macrophages.

And so, for many people who get infected, their immune system actually does a really good job of just clearing out the virus, and they ultimately experience a fairly mild defect. But in others, the virus can really overwhelm the immune system and the lungs get very severely damaged. They fill up with inflammatory cells and fluid, which ultimately can lead to acute respiratory distress.

And that's what we see in many of the patients that end up being hospitalized, they need extra oxygen, and sometimes they end up on ventilators. So one way to try and repair this damage is to restore these alveolar macrophages by giving GM-CSF to promote recovery of these cells.

And that way, they can start doing their job again, clearing the bacteria and the virus, and ultimately reducing that lung inflammation. So we're now testing our drug, leukine, in clinical trials to see if it can help patients recover from the effects of COVID-19 faster.

ERIC: So it may not be a cure, but it might still be really important to be able to have patients recover faster and spend less time in the hospital.

FIONA: That's right. So that's our ultimate goal is to try and help patients get better faster, and hopefully spend less time in hospital.

ERIC: And finally, how is working on a COVID-19 treatment different than what you were doing before, just in terms of the overall feel of working on the same very important thing that scientists all across the world are working on?

FIONA: I think what we've seen during this pandemic is the scientific community really coming together. It's been phenomenal to see not only the amount of data that's coming out sort of on a daily basis, how many clinical trials are running, all the new treatments that people are working on.

It's really been a huge scientific community effort across all different areas, and I think there's been some great sharing of knowledge. When you see people come together like this, it's amazing how fast things can happen.

ERIC: Dr. Garner, thanks so much for telling us about your research.

FIONA: Thank you. It's great talking to you today.

ERIC: If you'd like to have one of your questions answered by a visiting expert or a Museum of Science educator, you can email them to sciencequestions@mos.org. If you enjoyed this episode of Pulser, don't forget to subscribe on the Apple podcast app or on Spotify, as well as leaving a rating or review for us.

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Español

ERIC: Desde el Museo de Ciencias de Boston esto es Pulsar, un pódcast donde respondemos a las preguntas de nuestros oyentes. Soy su anfitrión Eric. Muchos nos han preguntado cómo están trabajando los científicos en los tratamientos para la COVID-19, y nuestra invitada de hoy es la doctora Fiona Garner, la directora de Desarrollo Clínico en Inmuno-Oncología y Medicina Translacional en Partner Therapeutics.

Doctora Garner, gracias por acompañarnos.

FIONA: Gracias por invitarme.

ERIC: ¿Por qué no empezamos con su trayectoria y cómo fue su tránsito hacia el trabajo con la COVID-19 en los últimos meses?

FIONA: Soy científica clínica en una empresa llamada Partner Therapeutics, y mi labor como científica que se concentra en estudios clínicos es probar las medicinas en personas.

En cuanto a mi trayectoria, tengo un Doctorado en Biología del Cáncer y he pasado la mayor parte de mi carrera trabajando en nuevas medicinas para el cáncer y realizando ensayos clínicos para determinar cuáles pacientes de cáncer se benefician de estas medicinas y buscar entender cómo están funcionando en esos pacientes.

En Partner Therapeutics tenemos una medicina llamada Leukine que es una citoquina llamada GM-CSF. Una citoquina es una proteína que es producida naturalmente por el cuerpo para señalizar y regular las células inmunitarias. La GM-CSF es una citoquina importante que nuestro cuerpo necesita para regular las células inmunitarias innatas, que son los glóbulos blancos.

Se puede pensar en ellos como los primeros que intervienen cuando hay una infección. La GM-CSF juega un papel muy importante en la regulación de estos glóbulos blancos. La medicina Leukine de hecho es una versión artificial de la GM-CSF y fue aprobada hace muchos años por la FDA para ayudar a ciertos pacientes de cáncer en su recuperación después de un trasplante.

Antes de la actual pandemia yo estaba trabajando en un proyecto para ver si podíamos combinar esta medicina Leukine con otro fármaco para el cáncer conocido como inhibidor del punto de control. Y con base en algunos datos clínicos anteriores sabíamos que la Leukine tenía efectos en los pulmones, así que empezamos a ver de qué manera la Leukine podría ayudar a los pulmones a recuperarse después de la infección por COVID-19.

ERIC: En las noticias escuchamos mucho sobre ensayos clínicos para varios tratamientos, ¿podría contarnos un poco de qué se trata?

FIONA: Un ensayo clínico es un tipo de investigación que estudia o prueba los tratamientos que reciben las personas, y los ensayos clínicos son muy importantes porque permiten probar nuevas medicinas de forma controlada para asegurarse de que la medicina es segura y de que en realidad beneficiará a las personas.

Al decir controlada quieren decir que la medicina se prueba ya sea frente a un placebo u otro tratamieto para asegurarse de que dicha medicina en realidad ofrece un beneficio al paciente. Una vez que se comprueba que es segura y benéfica, puede llegar a ser un nuevo tratamiento o un nuevo estándar de atención.

En los EE.UU. la FDA es la agencia del gobierno que supervisa todos los estudios clínicos que se realizan en este país, y revisa los datos de estos ensayos clínicos y luego decide cuáles serán aprobados para su uso.

ERIC: Entonces un ensayo clínico en realidad es un paso importante entre la identificación de un tratamiento potencial y la obtención de una medicina aprobada para su uso a gran escala.

FIONA: Definitivamente, hay que asegurarse de hacer lo que se conoce como un ensayo clínico sólido. Un ensayo clínico sólido es muy importante porque hay que asegurarse de que no haya sesgo y de poder evaluar los datos de manera que se pueda saber realmente si la medicina está ayudando a las personas.

Hay algunas maneras de diseñar un ensayo que asegure que no haya sesgos en los resultados. Una de esas maneras es diseñar un ensayo aleatorio, eso significa que las personas que quieran participar en el ensayo serán asignadas, normalmente por medio de un algoritmo informático, para recibir un tratamiento, ya sea el tratamiento de investigación o el tratamiento de control, y esto quiere decir que ni el paciente ni el médico deciden cuál tratamiento se recibe, y por lo tanto no hay sesgo de selección.

Otra manera de evitar sesgos es realizar lo que se conoce como estudios clínicos ciegos. Lo que eso significa es que el paciente, y a veces el médico, no saben cuál es el tratamiento activo, un ejemplo de esto es que todos los pacientes del estudio pueden recibir una píldora blanca, pero el 50 % de ellos recibe una píldora blanca con un ingrediente activo y el otro 50 % solo recibe un placebo.

Y esa es otra manera de reducir el sesgo, así que todos estos elementos intervienen en un estudio clínico para que sea sólido y para asegurarse de saber que los datos resultantes no tengan ningún tipo de sesgo ni hayan sido manipulados de alguna manera.

ERIC: Básicamente, tener sesgos subconscientes es humano, pero podemos evitar que esos sesgos afecten los resultados si estructuramos correctamente el ensayo.

FIONA: Definitivamente, y como científicos esperamos no ir a influenciar los datos ya sea de forma inconsciente o no, y tener estas maneras y métodos integrados para asegurar que no haya sesgos de selección o preferencia dada a un tratamiento u otro, son maneras muy importantes de hacer que un estudio sea muy sólido.

ERIC: Nos contaba del uso de una medicina existente que ya ha sido aprobada y usada para otros tratamientos, ¿cuál es la ventaja de esta en comparación la creación de una medicina completamente nueva para combatir la COVID-19?

FIONA: Es una buena pregunta y creo que tiene que ver con la cantidad de tiempo que lleva crear una nueva medicina y también con el conocimiento de esa medicina.

Para la COVID-19 no hay un tratamiento disponible ahora mismo que haya sido aprobado por la FDA, y cualquier tratamiento nuevo, ya sea usar una medicina existente que pueda ser usada para tratar otra enfermedad o hacer una medicina nueva, deben pasar por pruebas de ensayos clínicos. Pero hay cierta ventaja al usar una medicina existente porque hay mucha información que ya tenemos sobre estas, ya han sido probadas de forma preclínica y normalmente hay una gran cantidad de datos humanos conocidos de otros ensayos clínicos.

Por lo general sabemos mucho más de estas medicinas existentes porque se sabe cómo funcionan, cuán seguras son, y en qué áreas pueden beneficiar a las personas. Entonces, tomar una medicina que ya se ha usado para tratar otra enfermedad tiene la ventaja de que ya tienes esa información y puedes empezar el ensayo clínico más pronto que al desarrollar una medicina nueva en la que mucho de esto se desconoce y se requieren muchas más pruebas.

ERIC: Y es muy importante tener una ventaja inicial en un tratamiento para la COVID-19 porque la pandemia ha aumentado tan rápido que hay una necesidad inmediata de un tratamiento efectivo para una enfermedad que no existía hace un año.

FIONA: Así es, y por eso hoy vemos que ya hay cientos de ensayos clínicos en curso probando medicinas, y la mayoría de estas medicinas de hecho están probando medicinas existentes que se usan para tratar otras enfermedades pero todas se han dado vuelta para ver si pueden ser útiles para tratar la COVID-19.

Pasará un poco más de tiempo antes de que empecemos a ver las pruebas de medicinas nuevas que sean específicas para tratar la COVID-19, pero vendrán.

ERIC: La COVID-19 afecta los pulmones, y usted está viendo esta medicina que dijo que promueve la restauración pulmonar, ¿puede contarnos un poco cómo se ve exactamente dentro de los pulmones?

FIONA: Claro, la GM-GSF es una citoquina que regula muchas de nuestras células inmunitarias. En los pulmones, una de las células clave que regula se conoce como un macrófago alveolar. Estos macrófagos pulmonares son cruciales para mantener los pulmones saludables y libres de patógenos. Se puede pensar en ellos como aspiradoras del pulmón que se aseguran de que los sacos alveolares permanezcan sanos y libres de residuos.

Lo que sabemos de la COVID-19 es que el virus entra al pulmón y ataca estas células y las mata, y estas incluyen a los macrófagos alveolares, y para muchas personas que se infectan, su sistema inmune hace un buen trabajo en limpiar el virus, y en definitiva experimentan efectos bastante leves, pero en otros el virus puede abrumar al sistema inmune y los pulmones resultan afectados gravemente, se llenan de células inflamatorias y fluido que finalmente puede conducir a una dificultad respiratoria aguda.

Y eso es lo que vemos en muchos de los pacientes que terminan hospitalizados, necesitan oxígeno extra y a veces terminan con ventiladores. Una manera de intentar reparar el daño es restaurar los macrófagos alveolares dándoles GM-CSF para promover la recuperación de estas células, y de esa manera pueden empezar de nuevo a realizar su trabajo de limpiar las bacterias y los virus y por último de reducir la inflamación de los pulmones.

Ahora estamos probando nuestra medicina Leukine en ensayos clínicos para ver si puede ayudar a los pacientes a recuperarse de los efectos de la COVID-19 más pronto.

ERIC: Entonces puede que no sea una cura pero aun así puede ser muy importante para lograr que los pacientes se recuperen más pronto y pasen menos tiempo en el hospital.

FIONA: Así es, nuestro objetivo final es tratar de ayudar a los pacientes a recuperarse más pronto y ojalá pasar menos tiempo en el hospital.

ERIC: Y por último, ¿qué diferencia ha habido al trabajar en un tratamiento para la COVID-19 de lo que estaba haciendo antes, en términos del sentimiento general de trabajar en el mismo asunto tan importante en el que están trabajando los científicos de todo el mundo?

FIONA: Creo que los que estamos viendo durante esta pandemia es que la comunidad científica se ha unido mucho. Ha sido fenomenal ver no solo la cantidad de datos que están surgiendo casi a diario, cuántos ensayos clínicos están en curso, todos los tratamientos en los que se está trabajando.

Ha sido un esfuerzo inmenso de la comunidad científica en las diferentes áreas, y creo que ha habido un gran intercambio de conocimiento. Cuando ves a la personas unirse de este modo es increíble lo rápido que se dan las cosas.

ERIC: Doctora Garner, muchas gracias por contarnos sobre su investigación.

FIONA: Gracias. Ha sido un placer hablar contigo hoy.

ERIC: Si desean que un experto visitante o un educador del Museo de Ciencias responda una de sus preguntas pueden enviarlas a sciencequestions@mos.org. Si les ha gustado este episodio de Pulsar, no olviden suscribirse en Apple Podcast o en Spotify, así como dejarnos una calificación o un comentario.

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