17 Aug Novosti pri zdravljenju živčno-mišičnih bolezni
Klavdija Sukič, Tanja Golli, Mirjana Perkovič Benedik, David Neubauer, Damjan Osredkar
Kontakt:
Doc. dr. Damjan Osredkar, dr. med. (damjan.osredkar@kclj.si)
Klinični oddelek za otroško, mladostniško in razvojno nevrologijo
Pediatrična klinika
Bohoričeva 20
1525 Ljubljana
Področje živčno-mišičnih bolezni je v zadnjih treh desetletjih zaznamoval izrazit napredek. Sprva na področju razumevanja nastanka bolezni in odkrivanja vzročnih genov. Sledilo je raziskovanje novih možnosti zdravljenja z delovanjem na sam vzrok oz. nastanek bolezni. V današnjem času si z velikim optimizmom obetamo nove možnosti zdravljenja, ki bi bolnikom pomembno izboljšala preživetje in kakovost življenja.
Obravnava bolnikov trenutno sloni na preventivi in zdravljenju zapletov mišične oslabelosti in vzdrževanju kakovosti življenja. V sodobni medicini iščemo načine, kako bi odpravili vzroke za nastanek bolezni. Vendar pa vzročno zdravljenje t.i. genetskih bolezni, kjer pride do napak oz. mutacij v genih, kar povzroči točno določeno živčno-mišično bolezen, zaenkrat še ni možno.
V zadnjih letih se pojavljajo nova, potencialno učinkovita zdravila, ki pa morajo prestati zahtevne in dolgotrajne postopke, s katerimi se dokaže njihova učinkovitost in varnost. Največ novosti je pri dveh najpogostejših dednih živčno mišičnih boleznih: Duchennovi mišični distrofiji (DMD) in spinalni mišični atrofiji (SMA). Nekaj teh novosti, zlasti na področju zdravljenja, bomo predstavili v tem prispevku.
Novi načini zdravljenja živčno-mišičnih bolezni
Do genetske bolezni pride zaradi mutiranega oz. spremenjenega gena, ki nosi zapis za tvorbo beljakovine, ki je potrebna za življenje. Zaradi tega beljakovina ali ne nastaja ali pa ima spremenjene fizikalno-kemijske lastnosti, kar vodi v bolezensko stanje. Novi pristopi zdravljenja skušajo na različne načine dvigniti raven pravilno delujoče beljakovine.
V svetu trenutno poteka več različnih raziskav, pri katerih preizkušajo varnost in učinkovitost novih zdravil (sledimo jih lahko na internetni strani www.clinicaltrials.gov). Sami postopki preskušanja zdravil so dolgotrajni in dragi, vendar so potrebni za zagotavljanje kakovosti, varnosti in učinkovitosti zdravila. Najprej se izvaja predklinično farmakološko-toksikološko preskušanje zdravil na celičnih kulturah, izoliranih tkivih in organih ter na živalih. Iz teh podatkov skušajo znanstveniki predvideti možne učinke na ljudeh. Sledi t.i. klinično preskušanje zdravil za uporabo v humani medicini, ko se zdravilo poizkusi na zdravih in bolnih ljudeh. V tej fazi poizkušamo potrditi klinične in farmakološke učinke zdravila v preskušanju in odkriti potencialne neželene učinke zdravila. Ločimo 4 faze kliničnega preskušanja, glede na njihov namen in stopnjo razvoja zdravila (1). Šele ko zdravilo zadosti vsem opisanim kriterijem se lahko prične uporaba v redni klinični praksi. Razvoj in testiranje novega zdravila je dolgotrajen proces, ki traja od 10 do 15 let.
Duchennova mišična distrofija (DMD)
DMD je na X-kromosom vezana dedna bolezen mišic, ki povzroča napredujočo mišično oslabelost. Vzrok za bolezen je spremenjen (oz. mutiran) gen, ki nosi zapis za beljakovino distrofin. Beljakovina distrofin je vezana na celično membrano mišice in je nadvse pomembna za njeno stabilnost. Posledica pomanjkanja ali odsotnosti distrofina vodi v pogoste poškodbe mišic in njihov propad (2-4). Učinkovitost potencialnega zdravila je tako neposredno odvisna od njegove zmožnosti za dvig ravni distrofina v celici. Že več let se kot edino farmakološko zdravljenje uporabljajo kortikosteroidi (KS), katerih glavni učinki na skeletno mišico so: zmanjšanje vnetja, povečanje mišične mase in s tem zakasnitev poslabšanja bolezni (5). Terapija s KS izboljša mišično moč in posledično podaljša neodvisno gibanje ter zmanjša posledice zaradi negibanja (zlasti skoliozo, izpahe kolkov, kontrakture sklepov, ipd), nosi pa veliko tveganje za stranske učinke (6).
Trenutno je v raziskovanju več različnih potencialnih zdravil, med njimi ataluren (PTC124), idebenone, protismiselni oligonukleotidi. Razvijajo pa se tudi genska terapija, terapija z matičnimi celicami in druge.
Ataluren (Translarna™)
Ataluren je prvo zdravilo, ki ga je Evropska agencija za zdravila (EMA) odobrila za prodajo na tržišču in, ki deluje na ravni gena in tako deluje na sam vzrok bolezni. V poštev pride za uporabo pri bolnikih, katerih bolezen je posledica t.i. nesmiselne (stop) mutacije (najdemo jo pri 10 – 15 % bolnikov z DMD). Nesmiselne mutacije so spremembe v genetskem zapisu, zaradi katerih se prehitro zaustavi t.i. translacija oz. sestavljanje beljakovine iz aminokislin na osnovi zapisa mRNK. Posledično je beljakovinska molekula (v primeru DMD je to distrofin) prekratka in nedelujoča. Molekula ataluren omogoči ribosomu (celični organel, ki je pomemben za prepisovanje dednega zapisa-DNK), da preskoči nesmiselno mutacijo in tako prebere celotno mRNA molekulo ter izdela beljakovino v celoti, le-ta pa lahko v celici ustrezno opravlja svojo funkcijo. Prednost zdravila je tudi, da se zaužije peroralno (7).
V raziskavah je bilo glavno merilo za učinkovitost zdravila sprememba razdalje, ki jo je bolnik po 48 tednih zdravljenja lahko prehodil v šestih minutah (t.i. 6 minutni test hoje). Rezultati so pri bolnikih, ki so uporabljali zdravilo ataluren v odmerku 40 mg/kg dnevno, pokazali manjšo izgubo zmožnosti hoje, kot ob uporabi placeba. Podoben učinek je bil viden tudi pri drugih merilih za oceno učinkovitosti, vključno s tistimi, ki so bila neposredno povezana z vsakodnevnimi dejavnostmi bolnikov. Najpogostejši neželeni učinki zdravila ataluren (ki lahko prizadenejo več kot 1 osebo od 10) so navzea (slabost), bruhanje in glavobol. Indikacija so pokretni bolniki stari 5 ali več let (8).
Idebenon (Catena®/Raxone®)
Učinkovina idebenon deluje kot prenašalec dodatnih elektronov v mitohondrije, kar vodi v večjo proizvodnjo energije (ATP), ki jo celica potrebuje za celične procese. Poleg tega deluje antioksidativno, ker ščiti celice pred škodljivimi prostimi radikali. Idebenon je podoben koencimu Q10, oba namreč pripadata skupni benzokinonov, vendar ima idebenon drugačno topnost in ni odvisen od funkcije mitohondrijev, zato koencim Q10 ne more nadomestiti funkcije idebenona in obratno. (9). Pozitivni učinki idebenona so se pokazali tudi pri bolnikih z DMD.
Aprila 2014 je bila zaključena raziskava DELOS, klinična raziskava faze III, ki je ocenjevala predvsem vpliv idebenona (v dnevnem odmerku 900 mg) na izboljšanje pljučne funkcije ter tudi motorične funkcije, mišične moči in kakovost življenja pri bolnikih z DMD. Zdravljenje z idebenonom je pomembno zmanjšalo poslabšanje dihalne funkcije. Izkazalo se je kot varno in dobro prenosljivo zdravilo (10). Naknadne analize so pokazale tudi manj zapletov s strani dihal, predvsem manj okužb (11).
Gensko zdravljenje DMD
Gensko zdravljenje nam omogoča nadomestitev okvarjenih ali odsotnih genov ter tudi regulacijo njihovega izražanja. Prednost te metode zdravljenja je možnost trajne ozdravitve prej neozdravljive bolezni ali vsaj daljše in bolj kakovostno življenje pacienta.
Pomemben korak in hkrati tudi ovira pri genskem zdravljenju je vnos genske informacije v celico. Proces ne sme biti toksičen za celice, potek mora biti hiter in ne sme aktivirati imunskega sistema.
Obstajajo 3 različne metode genskega zdravljenja z zmožnostjo povrnitve izražanja distrofina. Sem vključujemo preskakovanje eksonov, zamenjavo mutiranega gena za distrofin in popravljanje genov.
Preskakovanje eksonov oz. »exon skipping«
Obet v prihodnosti predstavlja uporaba protismiselnih oligonukleotidov, ki preko izrezovanja dela molekule RNA (določenega eksona), popravijo bralni okvir gena za distrofin in tako povrnejo izražanje distrofina. Mehanizem delovanja je povišanje koncentracije proteina, ki po strukturi sicer ni popolnoma enak biološkemu distrofinu, vendar ima določeno učinkovitost. Posledično se upočasni napredovanje bolezni. Tovrstna terapija je bila preizkušana na živalskih modelih z različnimi oligonukleotidi (12). Na ljudeh trenutno poteka raziskava III faze z molekulo eteplirsen (NCT02255552), ki omogoči preskok eksona 51. Tovrstno zdravljenje ima potencial za zdravljenje 13% bolnikov z DMD. Raziskuje pa se tudi uporaba drugih molekul, ki delujejo na druge eksone (13). Ker pri tej metodi ne pride do direktnega popravljanja molekule DNA, vseskozi nastajajo mutirane molekule RNA, zato je zdravljenje s to metodo dolgotrajno.
Zdravljenje z zamenjavo genov
Gre za metodo z najdaljšo zgodovino. Normalno kopijo gena za distrofin ali sintetično različico se vnese v mišico. Za vnos gena v celico se uporabljajo različni prenašalci oz. vektorji. Najbolj pripravni so t.i. virusni vektorji, saj imajo razvit mehanizem za vstop v celico in uporabo celičnih komponent za ekspresijo lastnih genov. Njihova osrednja slabost je, da vzpodbudijo imunski odziv. Pri DMD se največ uporablja prenos gena v telo s pomočjo rekombinantnih adenovirusnih vektorjev, katerih glavna omejitev je omejena velikost DNA, ki jo je moč vgraditi. Ker je gen za distrofin izjemno velik gen, se večinoma v telo vnašajo skrajšane različice gena. Na tem področju se pripravljajo klinične raziskave, ki bi ugotovile učinkovitost zdravljenja ter predvsem ali je tovrstno zdravljenje varno (14).
Metoda CRISPR/Cas9
Popravilo oz. urejanje genov je bilo v preteklosti neučinkovito zaradi pomanjkanja ustreznega orodja oz. načina. K pomembni spremembi na tem področju je izrazito doprinesla t.i. metoda CRISPR/Cas9. Izvira iz bakterijskega obrambnega mehanizma. Omogoča, da se genom zareže na točno določenem mestu (14). V zadnjih letih se pojavlja vedno več različnih raziskav, kjer s to metodo pomembno dosežejo porast distrofina v humanih celicah v celični kulturi (15). Več raziskovalnih skupin pa je že poročalo o možnosti učinkovite uporabe metode CRISPR/Cas9 na miših s pomembnim izboljšanjem mišične funkcije (16,17,18). Rezultati so obetajoči, vendar gre za relativno mlado metodo, ki še ni primerna za testiranje na ljudeh. Skrb med drugim povzroča imunski odgovor, ki bi bil usmerjen proti bakterijski Cas9 beljakovini (14).
Spinalna mišična atrofija (SMA)
Za obolenje spinalna mišična atrofija je značilna degeneracija motoričnih nevronov v hrbtenjači. Vzrok je genetski, bolezen nastane kot posledica mutacije v genu SMN1 (angl. survival of motor neuron 1 gene). Deduje se avtosomno recesivno.
Klinična slika je zelo raznolika. Od obolelih novorojenčkov oz. dojenčkov v prvem letu življenja s hudo obliko in zgodnjo umrljivostjo, do oblik, ki se pokažejo šele v poznem otroškem ali celo odraslem obdobju in bolnika ovirajo pri vsakodnevnih aktivnostih, ni pa ogroženo njihovo življenje. Trenutno vzročnega zdravljenja bolezni ne poznamo. Bolniku pomagamo s t.i. podpornim zdravljenjem, ki je vedno multidisciplinarno (19).
Vzrok SMA
Za razumevanje delovanja novih terapevtskih tarč pri zdravljenju SMA je pomembno poznavanje vzroka in nastanka bolezni.
Gre za dedno bolezen, kjer je v osnovi prizadet gen SMN1. Oboleli izgubijo gen SMN1 (in posledično protein SMN1, ki je pomemben za normalno delovanje motoričnih nevronov), ohranijo pa eno ali več kopij gena SMN2, ki je njegov homolog. Tudi gen SMN2 kodira protein SMN1, vendar v veliko nižjih koncentracijah. Posledica je izguba pomembnih proteinov, kar vodi v degeneracijo oz. propad celice motoričnega nevrona. Primarna strategija za zdravljenje SMA je dvig koncentracije proteina SMN (19).
Nusinersen
Nusinersen je modificirani protismiselni oligonukleotid. Veže se na pre-mRNA gena SMN2 in omogoča vključitev eksona 7. Posledica je nastajanje popolnoma funkcionalnega proteina SMN. Predklinične raziskave na živalskih modelih so potrdile porast proteina SMN v celici, izboljšanje motorične funkcije ter povečanje preživetja (20). Nusinersen je treba dajati intratekalno, torej neposredno v možgansko tekočino (likvor), saj molekula ne prehaja krvno-možganske bariere. Marca 2016 so bili objavljeni rezultati prve klinične raziskave, ki je vključevala obolele za SMA. Ugotavljala je varnost, prenosljivost, farmakokinetiko ter tudi preliminarne klinične učinke nusinersena. Zdravilo so prejemali otroci s SMA tipa 2 in 3, stari 2-14 let. Rezultati varnosti in prenosljivosti so ugodni ter ohrabrujoči za nadaljevanje raziskovanja zdravila, ki ima potencial pomembno izboljšati kakovost življenja bolnikov s SMA (21).
Olesoksim
Olesoksim je majhna molekula, ki deluje nevroprotektivno, torej ščiti motorične nevrone. Omogoča preživetje ter delovanje nevronov v stresnih okoliščinah preko delovanja na prepustnost mitohondrijske membrane (22). Oktobra 2013 je bila zaključena dvojno-slepa klinična raziskava faze II, ki je ugotavljala varnost in učinkovitost olesoksima pri bolnikih s SMA starih od 3-25 let (tip II in tip III). Rezultati so obetajoči: molekula kaže ugodni učinek na vzdrževanje motorične funkcije pri bolnikih s SMA, pri tem imajo bolniki redke stranske učinke (23).
Gensko zdravljenje
Trenutno so v teku predklinične raziskave kjer poskušajo z vnosom gena SMN v celice s pomočjo modificiranega virusa (AAV). Raziskave na živalih so že potrdile pomembno daljše preživetje tistih mišk s SMA, ki so prejele scAAV9-SMN. V teku je raziskava faze I, kjer bo prva skupina otrok s SMA1 prejela opisano zdravilo (24).
Obeti za prihodnost
Področje razvoja zdravil za zdravljenje živčno-mišičnih bolezni je zelo aktivno in obetajoče. Trenutno lahko od zdravil pričakujemo, da bodo zavirale razvoj bolezni, zmanjšale pogostost pridruženih težav, izboljšale kakovost življenja in podaljšale življenjsko dobo. Ob tem je izrednega pomena, da so za bolnika tudi varna. V prihodnosti pa si nedvomno želimo, da bi lahko tudi genetske bolezni zdravili vzročno.
Na Kliničnem oddelku za otroško, mladostniško in razvojno nevrologijo Pediatrične klinike v Ljubljani spremljamo razvoj novih terapevtskih pristopov za zdravljenje živčno-mišičnih bolezni. Z razpoložljivostjo novih zdravil za zdravljenje določenih skupin bolnikov, bomo lahko v sodelovanju s pacienti in njihovimi starši poizkušali ustvariti svetlejšo prihodnost za otroke z živčno-mišičnimi boleznimi.
Literatura
1. Direktiva komisije 2003/637ES, priloga 1 (analizni, farmakološko-toksikološki in klinični standardi ter protokoli za preskušanje zdravil)
2. Emery AE. The muscular dystrophies. Lancet 2002; 359: 687-95.
3. Hoffman EP, Brown RH Jr, Kunkel LM. Dystrophin: the protein product of the Duchenne muscular dystrophy locus. Cell 1987; 51: 919.
4. Worton R. Muscular dystrophies: diseases of the dystrophin-glycoprotein complex. Science 1995; 270: 755-6.
5. Haas M, Vlcek V, Balabanov P, Salmonson T, Bakchine S, Markey G, s sod. European Medicines Agency review of ataluren for the treatment of ambulant patients aged 5 years and older with Duchenne muscular dystrophy resulting from a nonsense mutation in the dystrophin gene. Neuromuscul Disord 2015; 25: 5-13.
6. LoMauro A, D’Angelo MG, Aliverti A. Assessment and management of respiratory function in patients with Duchenne muscular dystrophy: current and emerging options. Ther Clin Risk Manag 2015; 11: 1475-88.
7. Bushby K, Finkel R, Wong B, Barohn R, Campbell C, Comi PG, s sod. Ataluren treatment of patients with nonsense mutation dystrophinopathy. Muscle Nerve 2014; 50(4): 477–87.
8.http://www.ema.europa.eu/docs/sl_SI/document_library/EPAR_-_Summary_for_the_public/human/002720/WC500171815.pdf
9. Jaber S, Polster BM. Idebenone and neuroprotection: antioxidant, pro-oxidant, or electron carrier? J Bioenerg Biomembr 2015 ; 47: 111-8.
10. Buyse GM, Voit T, Schara U, Straathof CS, D’Angelo MG, Bernert G, s sod. Efficacy of idebenone on respiratory function in patients with Duchenne muscular dystrophy not using glucocorticoids (DELOS)/ a double-blind randomised placebo6controlled phase 3 trial. Lancet 2015; 385: 1748-57.
11. McDonald CM, Meier T, Voit T, Schara U, Straathof CS, D’Angelo MG, s sod. Idebenone reduces respiratory complications in patients with Duchenne muscular dystrophy. Neuromuscul Disord 2016. pii: S0960-8966(16)30157-2. doi: 10.1016/j.nmd.2016.05.008.
12. Mendell JR, Rodino-Klapac LR, Sahenk Z, Roush K, Bird L, Lowes LP, s sod. Eteplirsen for the treatment of Duchenne muscular dystrophy. Ann Neurol 2013; 74: 637-47.
13. https://www.sarepta.com/pipeline/exon-skipping-duchenne
14. Duan D. Dystrophin gene replacement and gene repair therapy for Duchenne muscular dystrophy in 2016. Hum Gene Ther Clin Dev 2016 Mar 4. [Epub ahead of print]
15. DG Ousterout, AM Kabadi, PI Thakore, et al. Multiplex CRISPR/Cas9-based genome editing for correction of dystrophin mutations that cause Duchenne muscular dystrophy. Nat Commun 2015; 6: 6244.
16. Nelson CE, Hakim CH, Ousterout DG, Thakore PI, Moreb EA, Castellanos Rivera RM, s sod. In vivo genome editing improves muscle function in a mouse model of Duchenne muscular dystrophy. Science 2016; 351: 403–7.
17. Tabebordbar M, Zhu K, Cheng JK, Chew WL, Widrick JJ, Yan WX, s sod. In vivo gene editing in dystrophic mouse muscle and muscle stem cells. Science 2016; 351: 407–11.
18. Long C, Amoasii L, Mireault AA, McAnally JR, Li H, Sanchez-Ortiz E, s sod. Postnatal genome editing partially restores dystrophin expression in a mouse model of muscular dystrophy. Science 2016; 351: 400–3.
19. Mercuri E, Bertini E, Iannaccone ST. Childhood spinal muscular atrophy: controversies and challenges. Lancet Neurol 2012; 11: 443-52.
20. Naryshkin NA, Weetall M, Dakka A, Narasimhan J, Yhao X, Feng Z s sod. Motor neuron disease. SMN2 splicing modifiers improve motor function and longevity in mice with spinal muscular atrophy. Science 2014; 345: 688-93.
21. Chiriboga CA, Swoboda KJ, Darras BT, Iannaccone ST, Montes J, De Vivo DC s sod. Results from a phase 1 study of nusinersen (ISIS-SMNRx) in children with spinal muscular atrophy. Neurology 2016; 86: 890-7.
22. Zanetta C, Nizzardo M, Simone C, Monguzzi E, Bresolin N, Comi GP, Corti S. Molecular therapeutic strategies for spinal muscular atrophies: current and future clinical trials. Clin Ther 2014; 36: 128-40.
23. ClinicalTrial.gov. Safety and efficacy of olesoxime (TRO19622) in 3-25 years SMA patients. http://clinicaltrials.gov/show/NCT01302600.
24. ClinicalTrial.gov. Gene Transfer Clinical Trial for Spinal Muscular Atrophy Type 1. https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02122952