Budúcnosť patrí neurogénnym terapiám
Liečba budúcnosti môže byť neurogenetická: modulátory génov zastavujú spinálnu svalovú atrofiu a čoskoro možno aj Huntingtonovu chorobu a Alzheimerovu chorobu. Počiatočné štúdie dávajú nádej, že nové postupy budú tiež fungovať.
Publikoval Thomas Müller 5. júla 2018, 5:03 hod
Model DNA: Neurogénne terapie vzbudzujú medzi vedcami nádej.
LISABON. Až donedávna boli deti s ťažkou spinálnou svalovou atrofiou (SMA) sotva dva roky. Dnes vďaka terapii modulujúcej gény nielenže prežijú, mnohé sa môžu dokonca vyvíjať normálne - aspoň ak sa terapia začne včas.
Zavedenie liekov ako Nusinersen proti SMA predstavuje začiatok novej éry v medicíne: lekári môžu po prvýkrát nielen funkčne korigovať dedičné choroby, ale aj úplne bežne liečiť bežné choroby, ako je Alzheimerova choroba.
Aj keď stále neexistuje všeobecný názov pre terapie s antisense oligonukleotidmi, interferujúcimi fragmentmi RNA alebo modulátormi chromatínu, máme do činenia s intervenciami do génovej expresie, t.j. do mechanizmov, ktoré čítajú a prekladajú genetické informácie, napríklad do životne dôležité bielkoviny.
Postup tiež pre genetické choroby
Aj keď je táto mašinéria mimoriadne zložitá, ponúka tiež mnoho východísk pre metódy, ktoré ovplyvňujú expresiu jedného génu iba vysoko špecifickým spôsobom. Týmto spôsobom je možné opraviť génové defekty na úrovni expresie bez toho, aby bolo potrebné meniť samotné gény.
Vedci chcú použiť tieto metódy na riešenie mnohých ďalších genetických chorôb. Nadexpresia určitých sekretáz by mohla normalizovať rozpad beta-amyloidu v mozgu a zabrániť Alzheimerovej chorobe a demenciu možno možno zastaviť blokovaním produkcie tau.
Takéto prístupy sa skutočne skúmajú. So zavedením antisense oligonukleotidu (ASO) Nusinersen proti spinálnej svalovej atrofii v minulom roku už modulátory génovej expresie prestávajú byť šedou teóriou, ale prišli do praxe.
To by malo mnohých vedcov a spoločnosti povzbudiť, aby pokračovali v rozvoji neurogénnych terapií pri plnej rýchlosti. O stave veci teraz informoval Európsky kongres neurológov v Lisabone.
Spinálna svalová atrofia (SMA)
Nusinersen - na trhu od minulého roku - je ukážkovým príkladom vysoko selektívneho zásahu do génovej expresie. Pacienti s SMA majú poškodený gén SMN1 (prežitie motorického neurónu), ale stále majú viac kópií normálneho génu SMN2.
To však nie je veľmi produktívne; na rozdiel od normálneho génu SMN1 ťažko produkuje žiadny funkčný proteín SMN. Dôvodom je krok spracovania (zostrih) po prečítaní (prepis). Dôležitá časť SMN-RNA vypadne. Nusinersen sa viaže na kritický bod v primárnom prepise SMN2 a zaisťuje, aby sa tak nestalo.
Výsledok: opäť sa produkuje viac funkčného proteínu SMN. V takom prípade sa ASO nestará o defektný gén, skôr aktivuje záložnú kópiu. V štúdiách týmto spôsobom modulátor expresie zachránil život vážne postihnutým deťom.
Stále však nie je jasné, ako sa bude vyvíjať život týchto detí. Profesor Kevin Talbot z Oxfordskej univerzity vo Veľkej Británii na kongrese varoval, aby sa tu nehovorilo o liečbe.
Proteín SMN je nevyhnutný pre vývoj nervovosvalového systému, ale je potrebný aj v iných orgánoch. Dlhoveké deti s ochorením typu I majú často tiež metabolické, kognitívne a srdcové problémy.
Talbot to pripisuje funkcii proteínu: vytvára proteínové komplexy, takzvané snRNP, ktoré sú samy osebe súčasťou mechanizmov génovej expresie a ako spliceozómy regulujú spracovanie transkriptov z mnohých ďalších génov. Ak SMN1 zlyhá, mohlo by to viesť k ďalekosiahlej dysregulácii prejavu, ktorá neovplyvní iba mozog.
Intratekálne podávanie Nusinersenu, ako sa v súčasnosti robí, niekedy zaostáva. Aj keď je schopný zabezpečiť prežitie motorických neurónov, a tým aj detí s ochorením typu I, je potrebné ešte zistiť, ako sa tieto neuróny vyvinú, vysvetlil odborník.
Koniec koncov, myšie modely s mutáciami SMN nevykazujú žiadnu závažnú genetickú dysreguláciu, takže existuje nádej, že SMN by sa mohol použiť predovšetkým v CNS.
Terapia SMA musí tiež prebiehať v správnom časovom okne. Výsledky s Nusinersenom boli v štúdii NURTURE doposiaľ najlepšie u presymptomatických detí. U týchto detí sa pri narodení zisťoval výskyt mutácií SMN, pretože súrodenci už boli postihnutí.
Ak mali takíto pacienti aj najmenej tri kópie SMN2, po chvíli všetky dosiahli úroveň motorického vývoja zdravých detí, ale tí, ktorí mali iba dve kópie (ochorenie typu I), to zvyčajne nezvládli; iba štvrtina dokázala po 15 mesiacoch samostatne chodiť.
Je možné, že podľa Talbota postnatálna liečba už nie je dostatočná, pretože vývoj motorických neurónov už trpí in utero alebo nie je dostatočné množstvo SMN u týchto detí.
Nakoniec by bolo treba terapiu ešte vylepšiť. Najlepšie by bolo intravenózne ošetrenie, ktoré by sa dostalo aj do iných orgánov. Vedci už testovali ASO kompatibilné s IV na modeli myši, čím sa viac ako zdvojnásobila životnosť v porovnaní s Nusinersenom, uviedol Talbot.
Život detí so SMA možno zachrániť aj pomocou úplne iného prístupu: klasickej génovej terapie. Adeno-asociované vírusy (AAV) zavádzajú funkčné kópie génu SMN1 do nervových buniek. Otvorená štúdia fázy 1 už prebieha u 15 detí s ochorením SMA-1.
Všetky z nich boli takmer 14 mesiacov nažive a nemuseli byť ventilované. Normálne sú do tejto doby mŕtve asi tri štvrtiny neliečených detí so SMA typu 1. Dve deti už mohli chodiť a stáť bez vonkajšej pomoci.
Na rozdiel od liečby ASO, ktorá sa musí robiť každých pár týždňov, môže na génovú terapiu stačiť jedna infúzia. To sa však v súčasnosti nedá vyhodnotiť a vírusové vektory by tiež mohli spôsobovať problémy, napríklad neutralizáciou protilátok alebo toxickými účinkami, vysvetlil Talbot.
Huntingtonova choroba
Modulátory expresie sú už proti tomuto stavu klinicky testované. Problémom nie je deficit, ale nadmerná produkcia chybného proteínu v dôsledku mutácie génu huntingtínu (HTT). Dochádza k hromadeniu trojíc CAG.
Čím častejšie sa bázový triplet vyskytuje v géne HTT, tým je pravdepodobnejšie, že choroba prepukne a tým skôr sa objaví. Pretože CAG kóduje aminokyselinu glutamín, glutamín sa hromadí v proteíne HTT, ktorý vo výsledku vytvára nerozpustné agregáty.
Najjednoduchší spôsob, ako tomu zabrániť, je úplné zastavenie génovej expresie HTT. To je možné aj so špeciálnym ASO. Špeciálne sa viažu na transkript RNA a zaisťujú, že sa štiepi a neprekladá do proteínu.
To však platí aj pre druhú, zvyčajne normálnu kópiu génu HTT. Pretože sa zdá, že HTT už nemá u dospelých dôležitú funkciu, je od nej zjavne upustené, vysvetlil profesor Jean-Marc Burgunder z univerzity v Berne vo Švajčiarsku. Z pokusov na zvieratách v každom prípade nevyplývali žiadne bezpečnostné signály, dokonca aj v prvej fáze I/II štúdie s AST RG6042 viažucou HTT-RNA viedlo mesačné intratekálne podanie iba k procedurálnym vedľajším účinkom.
Štúdia so 46 pacientmi preukázala na dávke závislé zníženie hodnôt HTT v CSF až o 40 percent, čo naznačuje kortikálne zníženie HTT o 60 až 80 percent. Všetci pacienti boli vo veľmi skorom štádiu ochorenia.
Medzi jednotlivými dávkovými skupinami neboli signifikantné rozdiely, pokiaľ ide o motorické príznaky, ale objasnila sa súvislosť medzi hladinou HTT a symptómami: v globálnom skóre Huntingtonovej choroby cUHDRS, ktoré tiež zaznamenáva kogníciu a funkčný výkon, dosiahli skóre pacienti s nízkou hladinou HTT výrazne lepšie ako tie s vysokou.
Štúdia, ktorú iniciovali Ionis a Roche, teraz beží otvorene s najvyššou dávkou (120 mg). Obe spoločnosti varujú pred nadmernými očakávaniami. Štúdia nebola navrhnutá na preukázanie klinických účinkov; toto sa teraz musí uskutočniť vo väčšej štúdii.
Zostáva zistiť, či je nevyhnutná blokáda normálneho génu HTT počas takejto liečby skutočne bezpečná. Lepšie by boli alelicky špecifické metódy, ktoré rozpoznávajú iba RNA transkript mutovaného génu, ale nie zdravý.
To je tiež možné: určité odchýlky jednotlivých nukleotidov sú spojené s predĺžením CAG a je možné ich riadiť ako markery. Minulý rok sa začali dve fázy 1/2 štúdie so alelami špecifickými ASO WVE-120101 a WVE-120101 od spoločnosti Wave Life Sciences.
Ako fragmentové modulátory expresie sú vhodné aj malé fragmenty RNA, takzvaná mikro-RNA (miRNA) a interferenčná RNA (iRNA). Taktiež sa špecificky viažu na určité génové transkripty a deaktivujú ich. V súčasnosti sa plánuje prvá klinická štúdia s miRNA proti HTT.
Konštrukt RNA s označením AMT-130 však musí byť transportovaný do mozgu vírusovými vektormi, podobne ako pri génovej terapii. Štúdia by sa mala začať tento rok, vysvetlil Burgunder. Na zvieracích modeloch takéto konštrukty virtuálne zastavili produkciu HTT.
Konečnou liečbou by však bola oprava defektného génu v nervových bunkách pomocou metódy CRISPR-Cas9. Zdá sa, že to v polovici experimentov funguje aj na zvieratách.
Friedreichova ataxia
V zásade je tu defekt podobný defektu pri Huntingtonovej chorobe: Triplety bázy, v tomto prípade GAA, sa hromadia v géne pre frataxín (FXN). Výsledkom však nie je chybný problémový proteín, v extrémnych prípadoch vôbec žiadny.
Primárny prepis nie je možné správne spracovať, čo vedie k nedostatku frataxínu u homozygotných pacientov. Pretože frataxín je potrebný na tvorbu komplexov železa a síry v mitochondriách, nedostatok uprednostňuje zvýšené koncentrácie železa v organelách a oxidačné poškodenie, ktoré následne spôsobuje degeneráciu rôznych nervových vedení - aspoň to je súčasný vysvetľujúci model.
Stále existujúca, aj keď nízka, génová expresia zaisťuje prinajmenšom funkčné proteíny. Kľúčom k liečbe by teda bolo zvýšiť expresiu. Opakovania GAA zrejme ovplyvňujú štruktúru chromatínu. Chromatín na géne FXN sa po otvorení zroluje príliš rýchlo a už ho nie je možné prečítať.
Zodpovedá za to histón-deacetyláza (HDAC). Blokátory HDAC, ako je nikotínamid, preto môžu zvyšovať expresiu FXN. Existuje však riziko, že modulácia chromatínu zmení aj expresiu iných génov. Podľa pokusov na zvieratách to však nie je prípad niektorých novo vyvinutých celkom špecifických blokátorov HDAC, vysvetlil Dr. Massimo Pandolfo z univerzity v Bruseli v Belgicku.
Familiárna amyloidová polyneuropatia (FAP)
Pacienti s familiárnou amyloidovou polyneuropatiou (FAP) majú mutácie v géne pre transtyretín (TTR). Vedú k zhlukovaniu proteínov v dôsledku rozpadnutých fragmentov a nad tým k tkanivovej amyloidóze. TTR okrem iného transportuje hormóny štítnej žľazy; syntetizuje sa hlavne v pečeni a ukladá sa v iných orgánoch.
Transplantácia pečene môže zastaviť amyloidózu a účinná látka tafimidis stabilizuje proteín. Medzitým sa však chystá zaviesť aj liečba ASO. Výbor EMA pre lieky na humánne použitie (CHMP) odporučil schválenie účinnej látky inotersen začiatkom júna.
Viaže prepis TTR a deaktivuje ho. Štúdia fázy 3 preukázala významné zníženie neuropatických symptómov počas liečby.
Aj tu sa experimenty uskutočňujú s najnovšou technológiou z génového laboratória: V pokusoch na zvieratách sa na opravu mutovaného génu TTR v pečeni použila metóda CRISPR-Cas9.
Alzheimerova choroba
Nové nástroje sa tiež javia ako vhodné na zabránenie ukladaniu bielkovín pri rôznych sporadických ochoreniach, ako je Alzheimerova choroba. V minulom roku spoločnosť Ionis začala prvú klinickú štúdiu s ASO proti proteínu tau (IONIS MAPTRx). Účastníkmi je 44 pacientov s miernou Alzheimerovou demenciou.
Pretože masívne usadeniny rosy idú ruka v ruke s neurodegeneráciou a kognitívnymi príznakmi, mohlo by ísť o terapiu, ktorá funguje aj pri prvých príznakoch demencie - ale iba v prípade, že tau nie je iba markerom neurodegenerácie, ale v skutočnosti spôsobuje smrť nervu.