Einführung

Disruptive Innovationen in der Forschung sind selten. Wie ein Tornado kommt eine Störung plötzlich und unerwartet und bringt neue Ideen ein, die stagnierende Bemühungen überwinden und feste Strukturen zerstören können, die den wissenschaftlichen Fortschritt behindern. Im Gegensatz zur Entwicklungsforschung, die bestehende Theorien stetig aufbaut und anwendet, führt disruptive Forschung neue Methoden und Konzepte ein, die das Feld in neue Richtungen treiben. Es scheint unmöglich, diese Innovationen vorherzusagen und voranzutreiben. Spitzenforschung scheitert oft und bahnbrechende Beobachtungen passieren manchmal zufällig in scheinbar gewöhnlichen Projekten. Aber genau wie bei Tornados gibt es frühe Anzeichen und prädisponierende Bedingungen. Wenn wir diese Anfälligkeitsbedingungen identifizieren und verstehen können, können wir möglicherweise den „perfekten Sturm“ erzeugen, der disruptive Fortschritte in der Forschung ermöglichen wird.

Gerade im Bereich der Nephrologie sind disruptive Innovationen gefragt. Trotz der lobenswerten Bemühungen der nephrologischen Gemeinschaft waren die Fortschritte bei der wirksamen Behandlung von AKIs und CKD in den letzten Jahrzehnten weitgehend inkrementell. AKI bleibt eine therapeutische Herausforderung wegen des "plötzlichen Anstiegs" von Kreatinin, der zu Reflexnephrologie-Konsultationen führt. Unser Verständnis der Pathophysiologie von AKI ist unzureichend, daher ist unsere klinische Behandlung (Flüssigkeitsaufnahme und Vermeidung von Nephrotoxinen, wachsames Abwarten, keine spezifische Therapie) unterstützend und geht nicht auf die zugrunde liegende Ursache der Krankheit ein.

Klicken Sie hier, um zu erhaltenCistanche-VorteileUnddie Auswirkungen von Cistanche-Extrakt auf Nierenerkrankungen

Es gibt einige wenige von der FDA zugelassene Biomarker-Assays für AKI, denen es jedoch an Robustheit mangelt und sie nicht ausreichen, um die Behandlung, Prognose oder Subtyp-Typisierung zu beeinflussen. Unerwünschte Folgen wie Tod, Dialyse und Tod durch neu identifizierte chronische Nierenerkrankungen und kardiovaskuläre Erkrankungen treten lange nach dem Beginn von AKI auf. Die wenigen verfügbaren Therapien, die das Fortschreiten der Erkrankung bei CNI wirksam verlangsamen, sind unspezifisch, was möglicherweise unser begrenztes Verständnis der pathophysiologischen Wege der CNI widerspiegelt. Die Entwicklung von Arzneimitteln für CKD bleibt aufgrund der Heterogenität der Krankheit und des langsamen Fortschreitens schwierig. Wir benötigen große Stichprobenumfänge, um die folgenden Probleme zu überwinden: der langsame Verlauf der CKD-Progression, die relativ geringe Inzidenz klinisch wichtiger Ergebnisse (dh Dialyse, Tod, klinisch bedeutsame Veränderungen der eGFR) und das Fehlen wirksamer alternativer Ergebnisse. Obwohl Natrium-Glucose-Co-Transporter-2-Inhibitoren in kardiovaskulären Studien bei Patienten mit Typ-2-Diabetes identifiziert wurden, ist die kürzliche Hinzufügung von Natrium-Glucose-Co-Transporter-2-Inhibitoren zu unseren CKD-Behandlungsgeräten disruptiv, da sie das Potenzial haben, das Behandlungsparadigma zu ändern und liefern neue Einblicke in die Pathophysiologie. Fortschritte in der Molekularbiologie und Genetik haben innovative Entdeckungen ermöglicht, wie den Beitrag von APOL1-Risikovarianten zum Fortschreiten von CKD und ethnische Unterschiede. Wir suchen nach Krankheitsheterogenität bei AKIs und CKD, um individualisierte Therapieansätze zu initiieren.

Um der Nierenforschung neue Impulse zu geben, möchte das National Institute of Diabetes, Digestive Diseases, and Kidney Diseases (NIDDK) frühere Versuche zur Förderung innovativer Forschung und Entwicklung in einer Vielzahl von Bereichen etablieren und darauf aufbauen, um sie besser zu verstehen, zu erkennen und zu entwickeln Förderung disruptiver Innovationen in der Nephrologieforschung. Dies kann es uns ermöglichen, begrenzte Forschungsgelder auf risikoreiche Forschung mit dem größten Gewinnpotenzial zu lenken (während die Entwicklungsforschung weiterhin gesund bleibt) und Forschungsinfrastrukturen und -netzwerke aufzubauen, die disruptive Entdeckungen ermöglichen.

Bedingungen verstehen und schaffen, die wissenschaftliche Innovation fördern

Forschungsförderer haben lange nach Strategien gesucht, um Forschungsinnovationen zu optimieren. Diese sind kein Allheilmittel. Die Erweiterung unseres Horizonts über den medizinischen Bereich hinaus und die Nutzung wissenschaftlicher Big Data können neue Erkenntnisse liefern. Innovation und die Faktoren, die sie begünstigen, wurden in der Wirtschaftsliteratur und im aufstrebenden Bereich „Wissenschaft in der Wissenschaft“ untersucht. Ersteres ist in der Regel fallbezogen, während letzteres Daten und Rechenmodelle wissenschaftlicher Inputs und Outputs verwendet. Beide Bereiche zielen darauf ab, die Mechanismen, Prozesse, Faktoren und Herausforderungen der Innovation zu verstehen.

Eine der größten Herausforderungen für disruptive Forschung ist das inhärente Innovationsrisiko. Nur ein kleiner Prozentsatz wirklich neuartiger Ideen wird Erfolg haben. Während Innovation Risikobereitschaft erfordert, deutet die wissenschaftliche Literatur darauf hin, dass Forscher häufig risikoavers sind und es vorziehen, Forschung im Rahmen ihres vorhandenen Fachwissens durchzuführen. Darüber hinaus kämpfen die traditionelle wissenschaftliche Finanzierungsinfrastruktur und das Peer-Review-Verfahren – auch innerhalb der NIH – damit, Risiken zu akzeptieren.

Zusammenarbeit ist ein Innovationstreiber, wenn Teams Synergien schaffen können. Die Wirtschaftsliteratur konzentriert sich auf zufällige Interaktionen auf kleinem Raum (dargestellt durch das einzigartige Design des MIT-Gebäudes 20, einem Entwicklungsstandort für Akustik und Radar; nachgebaut in der Google-Zentrale). Zu den Innovationsbemühungen von Unternehmen gehören auch sogenannte „Skunk Works“ oder „Sumpffabriken“, die außerhalb der Unternehmenszentrale errichtet werden, um die Einschränkungen und Formalitäten der Standardgeschäftsrichtlinien und -verfahren für kleine Teams zu beseitigen und eine „Startup“-Umgebung zu schaffen, die offener ist für „out-of-the-box“-Ideen. Die Analyse von Zitaten legt nahe, dass wirkungsvolle Wissenschaft mit Zusammenarbeit verbunden ist, insbesondere wenn sie über Forschungsdisziplinen hinweg oder mit Partnern vor Ort (z. B. Unternehmen, Regierungen und Organisationen) durchgeführt wird, die stark in die Lösung investieren. Diese unterschiedliche Perspektive kann Innovationen katalysieren, indem Ideen entstehen, die Grenzen überschreiten, und Prinzipien von „außerhalb“ des Fachgebiets einbringen, um Innovationen zu katalysieren. Beispielsweise hat die Entdeckung von Helicobacter als Magen-Darm-Erreger die chirurgische Behandlung von Magengeschwüren revolutioniert, während die Onkologie mit der Einführung von aus der Immunologie entlehnten Checkpoint-Inhibitoren eine Revolution erlebt.

Cistanche-Ergänzung

Zusammenarbeit ist jedoch nicht zwangsläufig mit wissenschaftlichem Fortschritt verbunden. Wie kürzlich berichtet, nimmt die Innovation nicht mit der Anzahl der Mitarbeiter zu, sondern scheint sogar mit der Größe des Teams abzunehmen. Eine Analyse der Zitationsmuster für 650.000 Artikel, Patente und Softwareprodukte von 1954 bis 2014 ergab, dass kleine Teams mit Zitationsmustern für disruptive Innovationen in Verbindung gebracht wurden (d. h. ein neuer Zitationsknoten, an dem zukünftige Arbeiten verwandte Arbeiten zitieren, aber keine Vorarbeiten, wodurch diese begründet werden), während große Teams mit Zitationsmustern für die Entwicklungsforschung assoziiert wurden, dh ein Rückgang der disruptiven Kapazität großer Teams kann ein Ergebnis der demokratischen Wissenschaft sein, in der die meisten Teams dominieren. Angesichts von Unterschieden in Kultur, Verfahren, Präferenzen und anderen Merkmalen haben wissenschaftliche Studien noch nicht untersucht, wie sich diese Muster in einzelnen Bereichen (z. B. Nephrologie) unterscheiden könnten.

Lernen aus aktuellen und laufenden Innovationen in der Nephrologie

Forscher für Nierenerkrankungen verwenden modernste Technologien und Strategien wie induzierte pluripotente Stammzellen, Einzelzellhistologie, Molekularbiologie und Genetik, Modellsysteme (Gewebe-Mikroarrays, Organoide), maschinelles Lernen, neu konzipierte Gesundheitsinformationstechnologien, um Patienten gleich zu machen Kooperationspartner und neuartige Modelle der klinischen Versorgung, die den Fortschritt auf diesem Gebiet versprechen. Viele davon sind Gegenstand neuerer Übersichten, die in dieser Zeitschrift veröffentlicht wurden. Wir heben einen aufstrebenden Bereich hervor.

Im Jahr 2017 hat das Kidney Precision Medicine Project (KPMP) die Bemühungen zum Verständnis der Pathobiologie von AKIs und CNI zusammengeführt. Im Mittelpunkt dieser Bemühungen steht der Erwerb von Nierenbiopsieproben für Forschungszwecke und die Entwicklung von Instrumenten zum Verständnis der Mechanismen von Nierenerkrankungen. Studien zur Nierenpräzisionsmedizin mit Einzelzelltechniken und fortschrittlicher molekularer Bildgebung wie KPMP und Trident werden unsere Fähigkeit zur Interpretation der Nierenhistologie (unter Verwendung von Objekten anstelle von Verletzungsmustern) erheblich verbessern und verschiedene Krankheitsuntergruppen mit spezifischen Zielpfaden entdecken. Wir verstehen jedoch noch nicht, wie man die Pathophysiologie der Teilnehmer an diesen Studien phänotypisiert (mit Ausnahme von Nierenbiopsien) oder wie man diese Informationen verwendet, um die reichen histologischen Daten besser zu verstehen.

Kürzlich wurden spaltbare optische Sonden für den optischen Echtzeitnachweis von Nierenschädigungsmechanismen entwickelt. Diese Sonden werden durch Superoxid- und Cystein-Aspartat-Proteasen (Caspasen) gespalten, die die schädigenden Moleküle sind, die Gewebeschäden verursachen. Die Spaltprodukte sind durch Ganztierbildgebung bei Mäusen nachweisbar und treten im Urin auf. Sie scheinen sehr frühe Biomarker von AKI zu sein. Warum ist das nützlich? Wenn diese oder ähnliche Sonden beim Menschen validiert und translatiert werden können, könnten sie zur frühen nicht-invasiven Erkennung von Nierenschäden, zur Identifizierung hoher Konzentrationen von Verletzungsmolekülen und zur Steuerung der Dosisanpassung (als Kombination von medikamentenbegleitenden Biomarkern) verwendet werden. Da AKI aufgrund der Coronavirus-Krankheit 2019 mehrere Nierenschäden zu verursachen scheint (Zytokinsturm, lokale Thrombose, direkte Virusinvasion, Rhabdomyolyse), brauchen wir kreative Sonden und Biomarker, die zwischen diesen Arten von Verletzungen bei Patienten und solchen, die Nieren nicht vertragen, unterscheiden können Biopsie.

Herba Cistanche

Bemühungen des National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases zur Förderung von Innovationen

Um die von Forschern initiierte innovative Wissenschaft besser zu unterstützen, untersucht NIDDK flexiblere und weniger konservative Finanzierungsmöglichkeiten. Diese Möglichkeiten werden weniger vorläufige Daten und Durchführbarkeitsdaten erfordern und neuartige Überprüfungsstrategien anwenden, wodurch risikoreiche, hochlohnende Forschungsideen gefördert werden, die sich von denen unterscheiden, die durch traditionelle R01-Finanzierungsmechanismen unterstützt werden können. Zu den wichtigsten Schwerpunktbereichen gehören wahrscheinlich technologische Innovationen, Proof-of-Concept-Studien und frühe Prototypstudien, die Möglichkeiten bieten, neue Wege zu gehen. Da selbst die fortschrittlichsten Wissenschaftler und Gutachter nicht genau vorhersagen können, welche Studien erfolgreich sein werden, um das Paradigma zu ändern, erwarten wir, dass viele dieser Studien scheitern werden. Das erhebliche Ausfallrisiko wird jedoch durch die potenziell hohen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die damit verbundene Forschung ausgeglichen. Beispielsweise fordert die kürzlich veröffentlichte Gelegenheit "Catalytic Tools and Technology Development for Renal, Urologic, and Hematologic Diseases" zur Einreichung von Bewerbungen zur Entwicklung neuer Werkzeuge und Technologien auf, die neue wissenschaftliche Entdeckungen und/oder Behandlungen, Vorbeugung oder Diagnose von Nierenerkrankungen ermöglichen.

Das Innovation Science Accelerator Program wird Startfinanzierung durch einen flexiblen Überprüfungsprozess bereitstellen, strenge externe Peer-Reviews durchführen, Mentoren sein, aufklären und die Akzeptanz von Hochrisikotoleranz fördern und ein kollaboratives Umfeld für den Austausch von Ideen und Ressourcen schaffen. erfolgreiche Strategien zur Herbeiführung eines Rahmenwechsels in den vom NIDDK betriebenen Überprüfungsabteilungen, um die Bereitschaft der Gutachter zu fördern, Risiken in Bezug auf potenziell hochlohnende Wissenschaft einzugehen. Darüber hinaus zielt die Notice of Expert Interest (NOSI) for Advancing Polycystic Kidney Disease (PKD) Research through Catalytic Tool and Technology Development darauf ab, die Entwicklung neuer Werkzeuge und Technologien zu erleichtern, die neue Richtungen der wissenschaftlichen Untersuchung und/oder Behandlung, Prävention, oder Diagnose von PKD mit einem hohen Potenzial für wissenschaftliche Durchbrüche.

Disruptive Innovation ist für Patienten mit Nierenerkrankungen und Nephrologen erforderlich. Um der Nierenforschung einen Schub zu geben, zielt das NIDDK darauf ab, disruptive Innovationen besser zu verstehen, zu entdecken und zu fördern, indem es die wachsende Literatur zu den Ursprüngen und Modellen von Innovationen in Wirtschaft, Geschäft, Technologie, Wissenschaft und anderen Bereichen nutzt. Basierend auf den jüngsten Fortschritten in der Nierenforschung werden diese Bemühungen risikoreiche, hochlohnende wissenschaftliche und interdisziplinäre Ansätze fördern, um bahnbrechende Ideen zu entwickeln und die Nierenergebnisse zu verbessern.

Cistanche tubulosa

VERWEISE

1. Peters T: The Circle of Innovation: You Can't Shrink Your Way to Greatness, New York, Vintage Books, 1999

2. Fortunato S, Bergstrom CT, Borner K, Evans JA, Helbing D, Milojevi c S, Petersen AM, Radicchi F, Sinatra R, Uzzi B, Vespignani A, Waltman L, Wang D, Baraba´siA-L: Science of Wissenschaft. Wissenschaft 359: eaao0185, 2018

3. Ogle R: Smart World: Breakthrough Creativity and the New Science of Ideas, Cambridge, MA, Harvard Business Review Press, 2007

4. Shneiderman B: Twin-Win-Modell: Ein menschenzentrierter Ansatz für den Forschungserfolg. Proc Natl Acad Sci USA 115: 12590–12594, 2018

5. Wu L, Wang D, Evans JA: Große Teams entwickeln und kleine Teams revolutionieren Wissenschaft und Technologie. Natur 566: 378–382, 2019

6. Kimmel PL, Jefferson N., Norton JM, Star RA: Wie das Engagement der Gemeinschaft die NIDDK-Forschung verbessert. Clin J Am Soc Nephrol 14: 768–770, 2019

7. Norton JM, Ketchum CJ, Narva AS, Star RA, Rodgers GP: Ergänzende Initiativen des NIDDK zur Förderung der Nierengesundheit. Clin J Am Soc Nephrol 12: 1544–1547, 2017

8. Townsend RR, Guarnieri P, Argyropoulos C, Blady S, Boustany Kari CM, Devalaraja-Narashimha K, Morton L, Mottl AK, Patel U, Palmer M, Ross MJ, Sarov-Blat L, Steinbugler K, Susztak K; Prüfärzte der TRIDENT-Studie: Begründung und Design der Studie „Transformative Research in Diabetic Nephropathy“ (TRIDENT) [veröffentlichte Korrektur erscheint in Kidney Int 97: 809, 2020]. Kidney Int 97: 10–13, 2020

9. Huang J, Li J, Lyu Y, Miao Q, Pu K: Molekulare optische Bildgebungssonden zur Früherkennung von arzneimittelinduzierten akuten Nierenschäden. Nat Mater 18: 1133–1143, 2019

10. Hewitt SM, Star RA: Aufklärung der Nierenpathophysiologie. Nat Mater 18: 1034–1035, 2019