Бъдещето принадлежи на неврогенните терапии
Лечението на бъдещето може да бъде неврогенетично: генни модулатори спират спиналната мускулна атрофия и скоро може би болестта на Хънтингтън и Алцхаймер също. Първоначалните проучвания дават надежда, че новите процедури също ще работят.
Публикувано от Томас Мюлер на 5 юли 2018 г., 5:03 ч
Модел на ДНК: Неврогенните терапии пораждат надежди сред изследователите.
ЛИЗАБОН. Доскоро децата с тежка гръбначно-мускулна атрофия (SMA) бяха едва на две години. Днес, благодарение на генно-модулиращата терапия, те не само оцеляват, много дори могат да се развият нормално - поне ако терапията започне навреме.
Въвеждането на лекарства като Nusinersen срещу SMA бележи началото на нова ера в медицината: за първи път лекарите могат не само функционално да коригират наследствени заболявания, но и да лекуват широко разпространени заболявания като болестта на Алцхаймер по напълно нов начин.
Въпреки че все още няма общо наименование за терапии с антисенс олигонуклеотиди, интерфериращи РНК фрагменти или хроматинови модулатори, това, с което си имаме работа, е намеса в генната експресия, т.е.в машината, която отчита и трансформира генетичната информация, например в жизненоважни протеини.
Процедура и за негенетични заболявания
Въпреки че тази машина е изключително сложна, тя предлага и много отправни точки за методи, които влияят само върху експресията на един ген по много специфичен начин. По този начин генните дефекти могат да бъдат възстановени на ниво на експресия, без самите гени да се променят.
Изследователите искат да използват такива методи за справяне с много други негенетични заболявания. Свръхекспресията на някои секрети може да нормализира разграждането на бета амилоида в мозъка и да предотврати болестта на Алцхаймер, а деменцията може да бъде спряна чрез блокиране на производството на тау.
Такива подходи наистина се изследват. С въвеждането на антисмисления олигонуклеотид (ASO) Nusinersen срещу спинална мускулна атрофия миналата година, модулаторите на генната експресия вече не са сива теория, но са пристигнали на практика.
Това трябва да накара много учени и компании да продължат с развитието на неврогенни терапии с пълна скорост. Сега състоянието на нещата е докладвано на Европейския конгрес на невролозите в Лисабон.
Спинална мускулна атрофия (SMA)
Nusinersen - на пазара от миналата година - е отличен пример за силно селективна намеса в генната експресия. Пациентите с SMA имат дефектен ген SMN1 (Survival of Motor Neuron), но все още имат множество копия на нормален ген SMN2.
Това обаче не е много продуктивно; за разлика от нормалния ген SMN1, той почти не произвежда функционален SMN протеин. Причината е стъпка на обработка (сплайсинг) след четене (транскрипция). Важен раздел на SMN-RNA пада. Nusinersen се свързва с критична точка в основния транскрипт на SMN2 и гарантира, че това не се случва.
Резултатът: отново се произвежда по-функционален SMN протеин. В този случай ASO не се грижи за дефектния ген, но активира резервно копие. В проучвания модулаторът на изразяване спасява живота на тежко засегнатите деца по този начин.
Все още не е ясно как ще се развие животът на тези деца. Професор Кевин Талбот от Оксфордския университет, Великобритания, предупреди на конгреса да не се говори за лечение тук.
Протеинът SMN е от съществено значение за развитието на нервно-мускулната система, но е необходим и в други органи. Децата с дълголетие с болест от тип I често имат и метаболитни, когнитивни и сърдечни проблеми.
Талбот отдава това на функцията на протеина: той образува протеинови комплекси, така наречените snRNP, които сами по себе си са част от механизма за генна експресия и като сплицеозоми регулират обработката на транскриптите от много други гени. Ако SMN1 се провали, това може да доведе до далечна дисрегулация на експресията, която не засяга само мозъка.
Интратекалното приложение на Нусинерсен, както се прави в момента, понякога не достига. Въпреки че е в състояние да осигури оцеляването на двигателните неврони и по този начин на децата с болест от тип I, тепърва ще се развива, предстои да разберем, обясни експертът.
В крайна сметка моделите на мишки с SMN мутации не показват никаква сериозна генетична дисрегулация, така че има надежда, че SMN може да се използва предимно в ЦНС.
SMA терапията също трябва да се проведе в правилния времеви интервал. Досега резултатите с Nusinersen са най-добри при деца без симптоми в проучването NURTURE. Тези деца са били изследвани за SMN мутации при раждането, тъй като братята и сестрите вече са били засегнати.
Ако такива пациенти също са имали поне три копия на SMN2, след известно време всички те са достигнали нивото на двигателно развитие на здрави деца, но тези с само две копия (болест тип I) обикновено не са се справяли с това; само една четвърт са били в състояние да ходят самостоятелно след 15 месеца.
Възможно е, според Talbot, постнаталната терапия вече не е достатъчна тук, тъй като развитието на двигателния неврон вече страда вътреутробно или количеството SMN при тези деца не е достатъчно.
В крайна сметка терапията ще трябва да бъде допълнително подобрена. Интравенозното лечение би било най-доброто; чрез него могат да се достигнат и други органи. Изследователите вече са тествали IV съвместими ASO в модел на мишка и по този начин са удвоили продължителността на живота в сравнение с Нусинерсен, каза Талбот.
Животът на деца с SMA може също да бъде спасен, използвайки съвсем различен подход: класическа генна терапия. Аденоасоциираните вируси (AAV) въвеждат функциониращи копия на гена SMN1 в нервните клетки. Отворено проучване фаза 1 вече се провежда при 15 деца с SMA-1 заболяване.
Всички те са били все още живи след почти 14 месеца и не е трябвало да се проветряват. Обикновено около три четвърти от нелекувани деца с тип 1 SMA са мъртви по това време. Две деца вече са могли да ходят и да стоят без външна помощ.
За разлика от лечението с ASO, което трябва да се прави на всеки няколко седмици, една инфузия може да е достатъчна за генна терапия. Това обаче не може да бъде оценено в момента и вирусните вектори също могат да причинят проблеми, например чрез неутрализиращи антитела или токсични ефекти, обясни Talbot.
Болест на Хънтингтън
Експресионните модулатори вече се тестват клинично срещу това състояние. Тук проблемът не е в дефицита, а в свръхпроизводството на дефектен протеин в резултат на мутация в гена на Huntingtin (HTT). Има натрупване на тройки CAG.
Колкото по-често се среща основният триплет в гена HTT, толкова по-вероятно е болестта да избухне и колкото по-рано да се появи. Тъй като CAG кодира аминокиселината глутамин, глутаминът се натрупва в HTT протеина, който в резултат образува неразтворими агрегати.
Най-лесният начин да се предотврати това е да се спре напълно генната експресия на HTT. Това е възможно и със специални ASO. Те конкретно свързват РНК транскрипта и гарантират, че той се разгражда и не се превежда в протеин.
Това обаче важи и за второто, обикновено нормално копие на HTT гена. Тъй като HTT вече няма важна функция при възрастните, очевидно може да се откаже от него, обясни професор Жан-Марк Бургундер от университета в Берн, Швейцария. Във всеки случай от експерименти с животни не идват сигнали за безопасност и дори в първата фаза I/II проучване с HTT-RNA-свързващо ASO RG6042, месечното интратекално приложение води само до процедурни странични ефекти.
Проучването с 46 пациенти показва дозозависимо намаляване на стойностите на HTT в ликвора с до 40%, което показва намаляване на HTT на кората от 60 до 80%. Всички пациенти са били в много ранен стадий на заболяването.
Нямаше значителни разлики между отделните дозови групи по отношение на двигателните симптоми, но стана ясна връзката между нивото на HTT и симптомите: в глобалния рейтинг на болестта на Хънтингтън cUHDRS, който също записва когнитивните и функционални показатели, пациенти с ниски нива на HTT отбелязват значително по-добри от тези с висок.
Проучването, инициирано от Ionis и Roche, вече се провежда открито с най-високата доза (120 mg). Двете компании предупреждават срещу прекомерни очаквания. Изследването не е предназначено да демонстрира клинични ефекти; сега това трябва да се направи в по-голямо проучване.
Остава да разберем дали неизбежната блокада на нормалния HTT ген по време на такава терапия всъщност е безвредна. Специфични за алелите методи, които разпознават само РНК транскрипта на мутиралия ген, но не и здравия, биха били по-добри.
Това също е възможно: някои единични нуклеотидни отклонения са свързани с удължаването на CAG и могат да бъдат контролирани като маркери. Миналата година започнаха две фази 1/2 проучвания със специфичните за алела ASO WVE-120101 и WVE-120101 от компанията Wave Life Sciences.
Малки РНК фрагменти, така наречената микро-РНК (miRNA) и интерференционна РНК (iRNA) също са подходящи като модулатори на експресията. Те също така се свързват специално с определени генни транскрипти и ги деактивират. В момента се планира първо клинично проучване с miRNA срещу HTT.
RNA конструкцията с обозначението AMT-130 обаче трябва да бъде транспортирана в мозъка чрез вирусни вектори, подобно на генната терапия. Проучването трябва да започне тази година, обясни Бургундер. В животински модели такива конструкции доведоха до виртуално спиране на производството на HTT.
Крайната терапия обаче ще бъде възстановяването на дефектния ген в нервните клетки, използвайки метода CRISPR-Cas9. Това също изглежда работи наполовина при експерименти с животни.
Атаксия на Фридрайх
По принцип дефектът е подобен на този при болестта на Хънтингтън: Основните тризнаци, в случая GAA, се натрупват в гена на фратаксин (FXN). Резултатът обаче не е дефектен проблемен протеин, в краен случай изобщо никакъв.
Първичната транскрипция не може да бъде обработена правилно, което води до дефицит на фратаксин при хомозиготни пациенти. Тъй като фратаксинът е необходим за образуването на железно-сярни комплекси в митохондриите, дефицитът благоприятства повишените концентрации на желязо в органелите и окислителното увреждане, което от своя страна води до дегенерация на различни нервни канали - поне това е настоящият обяснителен модел.
Все още съществуващата, макар и ниска генна експресия осигурява най-малко функционални протеини. Ключът към терапията би бил да се увеличи експресията. Очевидно повторенията на GAA влияят върху структурата на хроматина. Хроматинът на гена FXN се навива твърде бързо след отваряне и вече не може да бъде разчетен.
За това е отговорна хистоновата деацетилаза (HDAC). Следователно HDAC блокерите като никотинамид могат да увеличат FXN експресията. Съществува обаче риск хроматиновата модулация да промени и експресията на други гени. Според експерименти с животни обаче това не е така при някои новоразработени доста специфични HDAC блокери, обясни д-р. Масимо Пандолфо от университета в Брюксел, Белгия.
Фамилна амилоидна полиневропатия (FAP)
Пациентите с фамилна амилоидна полиневропатия (FAP) имат мутации в транстиретиновия ген (TTR). Те водят до натрупване на протеини поради дезинтегрирани фрагменти и над това до амилоидоза на тъканите. Наред с други неща, TTR транспортира хормони на щитовидната жлеза; той се синтезира главно в черния дроб и се отлага в други органи.
Трансплантацията на черен дроб може да спре амилоидозата и активната съставка тафимидис стабилизира протеина. Междувременно обаче предстои да бъде въведена и терапия с ASO. Комитетът по лекарствените продукти за хуманна употреба (CHMP) на ЕМА препоръча одобрение за активното вещество инотерсен в началото на юни.
Той обвързва TTR преписа и го деактивира. Проучване от фаза 3 показва значително намаляване на невропатичните симптоми по време на лечението.
И тук се провеждат експерименти с най-новите технологии от генната лаборатория: При експерименти с животни методът CRISPR-Cas9 е използван за възстановяване на мутиралия TTR ген в черния дроб.
Алцхаймер
Новите инструменти изглеждат подходящи и за избягване на протеинови отлагания при различни спорадични заболявания като болестта на Алцхаймер. Миналата година Ionis стартира първо клинично проучване с ASO срещу тау протеин (IONIS MAPTRx). Участниците са 44 пациенти с лека деменция на Алцхаймер.
Тъй като масивните отлагания на роса вървят ръка за ръка с невродегенерация и когнитивни симптоми, това може да бъде терапия, която работи и при първите симптоми на деменция - но само ако tau не е само маркер за невродегенерация, но всъщност причинява смърт на нервите.