Эволюционный подход к инновациям

30 ноября 2020 года Moderna Therapeutics объявила результат третьего этапа клинических испытаний вакцины на основе матричной РНК: препарат обладает 95-процентной профилактической эффективностью против вируса SARS-CoV-2, погубившего за предшествовавшие 10 месяцев почти 1,5 млн человек во всем мире. Moderna относительно поздно вступила в гонку вакцин от COVID-19 — до пандемии мало кто слышал об этой компании: складывалось впечатление, что успех пришел к ней почти мгновенно.

Но путь к победе, по словам гендиректора организации Стефана Банселя, занял 10 лет. Flagship Pioneering — венчурная фирма из Кембриджа (Массачусетс), чья миссия состоит в том, чтобы разрабатывать и выводить на рынок инновации в ранее не исследованных областях медико-биологических наук, создала препарат не благодаря счастливой случайности, а в ходе многократно повторяемого процесса.

Ошибочная трактовка истории Moderna, как и многих других случаев применения революционных открытий, вполне объяснима: люди считают, что инновации появляются в результате хаотичных, неуправляемых усилий, благодаря счастливой случайности или озарению визионера. Мы уверены, что такая точка зрения в корне неверна. Рассматривая данный вопрос с разных сторон (Афеян уже 30 лет создает предприятия, опирающиеся на прорывные достижения науки и техники, а Пизано в течение того же периода исследует инновационные процессы), мы выяснили, что революционные скачки обычно появляются в ходе хорошо разработанного процесса, созданного на основе принципов, управляющих эволюцией в природе. Это генерация вариантов (итогом является биологическое разнообразие) и давление отбора, в результате которого остаются виды, лучше всего приспособленные к выживанию и размножению в конкретной среде. Данный подход — «эмерджентное открытие» — структурированный процесс интеллектуальных «скачков», итеративного поиска, экспериментов и отбора. И хотя успех процесса зависит исключительно от таланта исследователей, для создания прорывной инновации не нужен новый Леонардо да Винчи или Стив Джобс.

Эмерджентное открытие начинается с поиска потенциально важных идей в относительно новых сферах науки, технологий или рынка, и его цель — создать гипотезы, собрать вопросы типа «что, если?». Они станут отправной точкой для интенсивного «дарвиновского» отбора, в ходе которого исследователи выявляют наиболее интересные проекты и выслушивают критику сторонних экспертов, чтобы обнаружить проблемы и превратить концепцию в практическое решение. Для эмерджентного открытия нужна такая культура, в которой люди, и особенно руководители, могут выдвигать невероятные идеи и бросать вызов догмам, — культура, где заблуждения — не тупики, а полезный опыт, и за процесс эволюции идей отвечает весь коллектив. 

ЧТО ТАКОЕ РЕВОЛЮЦИОННАЯ ИННОВАЦИЯ

Важно дать точное определение термину «революционная инновация». Мы используем два критерия. Первый — прерывистость. Скачок мысли в науке, технике, дизайне, экономике и других областях знания порождает прорывное открытие. Появляются новые парадигмы будущих инноваций, а то, что считалось ожидаемым и возможным, перестает быть таковым. Дизайн легкого реактивного самолета Honda был инновационным, потому что в нем впервые использовали конфигурацию «двигатель над крылом», которая считалась недостижимой для небольших самолетов с точки зрения аэродинамики. Не все революционные открытия, конечно, являются чисто научными или технологическими: например, поисковая система Google была технологическим прорывом, но именно использованный компанией принцип «цена за переход по ссылке» привел к появлению инновационной бизнес-модели, перевернувшей экономику рекламной индустрии.

Второй критерий — ценность. Революционное открытие создает новые источники ценности, решая важные проблемы или порождая спрос, которого ранее не существовало. Появление цифровых устройств, возможно, губительно сказалось на бизнесе пленочной фотографии, но с их помощью люди теперь делают гораздо больше снимков, чем раньше. Более того, цифровые изображения создают огромную экономическую ценность, став неотъемлемой частью платформ таких соцсетей, как Facebook* и Instagram*.

КОГДА МНОГОЧИСЛЕННЫЕ «УДАРЫ ПО ЦЕЛЯМ» НЕ СРАБАТЫВАЮТ

Стремясь найти революционные инновации, в настоящее время компании в основном используют подход «удары по целям» — полную противоположность эмерджентному открытию. Финансируется портфолио, содержащее множество проектов, в надежде, что прибыль от редких успехов многократно окупит потери от частых неудач. В теории вы, инвестируя в достаточное число проектов, по закону вероятности (или просто случайно) рано или поздно сорвете куш. Такая стратегия часто встречается в медико-биологических науках, технологическом секторе, индустрии потребительских товаров, сферах развлечений и венчурного капитала. В основе подхода — придирчивая оценка проектов, при которой у слабых вариантов не остается шанса на дальнейшую доработку. На первый взгляд, все это кажется правильным. В современной практике составления финансовых портфолио акцент сделан на том, какую пользу приносит диверсификация рисков. Строгая система проверки, благодаря которой вы не бросаете деньги на ветер, вроде бы выглядит как разумное управление ресурсами.

Но подход, предполагающий многократные удары по целям, не учитывает, что революционные концепции обычно с самого начала изобилуют недостатками. Действительно, предыдущие версии многих знаменитых открытий изначально казались «пустышками». Мы все прославляем iPhone, но большая часть его предшественников — например, Newton, еще один продукт Apple, — потерпели неудачу. Crixivan — революционное лекарство от СПИДа, но его разработка была чуть не прекращена после того, как результаты первых клинических испытаний разочаровали ученых. Поскольку сторонники многочисленных ударов по целям твердят мантру «убивай раньше и чаще», многие перспективные идеи так и не развиваются дальше зачаточной стадии.

Еще один недостаток данного метода состоит в том, что давление с целью быстрее получить результаты создает проблемные, враждебные отношения между исследовательскими группами и их спонсорами. Инвесторам нужны успехи, а члены команды живут в страхе, что первые результаты окажутся неудачными, и тогда их проект закроют (что впоследствии испортит карьеру и репутацию). Подобная динамика приводит к тому, что исследователи отказываются делиться плохими новостями со спонсорами или передавать информацию другим проектным группам, которые они считают своими конкурентами в борьбе за ограниченные ресурсы. Это также означает, что у исследователей нет стимула проводить рискованные эксперименты, которые могут выявить серьезные недостатки их концепции.

Более эффективным является процесс эмерджентного открытия, примененный Flagship. Он зиждется на основных принципах эволюции (создании и отборе генетических вариантов), которые оказались мощными двигателями инновации в природе. Генетическое разнообразие создают мутации (точечные изменения в коде ДНК) и рекомбинации (перестановки фрагментов ДНК). Давление отбора — элемент окружающей среды (такой же, например, как конкуренция за пищу), который указывает на то, способствует ли данная черта (скажем, более длинные ноги) выживанию. Исследования таких непохожих друг на друга отраслей, как производство химикатов, лекарств, компьютеров, автомобилей, электроники и летательных аппаратов, указывают, что механизмы, аналогичные созданию вариативности и давлению отбора, играют важную роль в инновации. Если эти процессы правильно организованы и ими разумно управляют, то они могут приводить к революционным открытиям. За последние двадцать лет Flagship разработала и применила принципы эмерджентного открытия, чтобы создать более ста компаний, работающих в области медико-биологических наук. Одна из них — Moderna Therapeutics. (Один из авторов статьи, Гэри Пизано, сотрудничал с Moderna в качестве консультанта и связан с ней финансовыми интересами, входит в советы директоров и также имеет финансовые интересы в компаниях Axcella Health и Generate Biomedicines, которые поддерживает Flagship.)

ПРОДУКТ ЭМЕРДЖЕНТНОГО ОТКРЫТИЯ: MODERNA

Moderna появилась задолго до начала пандемии. Весной 2010 года один из нас (Афеян) и плодовитый изобретатель и профессор химической инженерии Роберт Лэнгер из MIT встретились, чтобы обсудить идеи Деррика Росси из Гарварда. Он предположил, что с помощью матричной РНК (молекул, которые передают инструкции от ДНК к механизмам клетки, синтезирующим белки) можно перепрограммировать определенный вид клеток (фибробласты), чтобы создать из них стволовые клетки, которые затем будут преобразованы во что-то еще. Исследования Росси основывались на работе Каталины Карико и Дрю Вайсмана из Пенсильванского университета: они использовали модифицированную химическим путем мРНК для того, чтобы снизить, но не устранить полностью неблагоприятные иммунные реакции в организме животных. В ходе дискуссий с Лэнгером Афеян заинтересовался подобным подходом, но не из-за возможности перепрограммировать взрослые клетки в стволовые, похожие на клетки эмбрионов. Вместо этого он задумался о том, можно ли с помощью мРНК научить клетки производить лекарства. Данная идея витала в воздухе уже несколько десятилетий, однако воплотить ее в жизнь никому не удавалось.

На основе этих и других дискуссий Афеян и Даг Коул, управляющий партнер в Flagship, запустили проект в Flagship Labs, кузнице инноваций, чтобы ответить на вопрос: «Что, если бы мы могли создать мРНК, которая превращает клетки в организме пациента в миниатюрные заводы по производству необходимого лекарства?» В тот момент мРНК, которая служила бы лекарством, еще никто не создал и не доказал, что это вообще возможно. Афеян и Коул обсудили идею со специалистами из разных отраслей — от молекулярной и клеточной биологии до биоинженерии и нанотехнологий. Затем они наняли двух молодых ученых из лаборатории нобелевского лауреата Джека Шостака, который одним из первых начал исследовать РНК. Им было поручено ответить на вопрос: «Может ли мРНК позволить пациентам создавать собственные лекарства?»

Изучение этой темы породило десятки головоломок. Предыдущие лабораторные опыты in vitro показали, что можно снизить естественный ответ иммунной системы на синтетическую мРНК, но даже модифицированная химическим образом мРНК после введения в клетки по-прежнему провоцировала слишком сильную иммунную реакцию, и поэтому ее нельзя было применять в опытах с животными или вводить повторно. Биохимические пути, отвечающие за данные иммунные реакции, найдены не были. Исследователи задумались о том, нельзя ли ослабить иммунный ответ, модифицировав мРНК другим образом. Также возникли вопросы, связанные со стабильностью, ведь молекулы мРНК по природе своей не обладают стойкостью и разрушаются, находясь в кровеносной системе. В ходе изучения других типов РНК удалось выявить химические модификации, которые делают ее более устойчивой. Можно ли таким же образом модифицировать мРНК? (Оказалось, что нет. В отличие от других видов РНК, молекулы мРНК должны пережить два процесса — транскрипцию и трансляцию, и вносимые изменения нарушали оба этих процесса.) Есть ли альтернативные модификации, которые могут сработать? Данных об этом тоже не было. Например, никто не знал, куда именно попадает мРНК после ее введения в организм животного. Никто не знал, разрушается ли синтетическая мРНК, и если да, то можно ли доставить ее в достаточном количестве в клетки, чтобы они синтезировали белок на ее основе. Даже если предположить, что мРНК возможно ввести в клетку, никто не знал, будут ли белки правильно взаимодействовать, формируя трехмерные структуры, необходимые для выполнения нужных функций. И даже если белки будут работать, оставалось неясным, произведет ли их организм в нужном для терапии количестве. Никто не занимался исследованиями в данной области; более того, не существовало даже инструментов, которые позволили бы ответить на эти вопросы.

* деятельность на территории РФ запрещена