Цистична фиброза

Цистична фиброза и напредокот во терапијата

Цистична фиброза и напредокот во терапијата

Цистична фиброза е автозомно рецесивно генетско заболување предизвикано од мутации во генот што кодира за CF протеинот на трансмембранскиот регулатор за кондукција (CF transmembrance conductance regulator, CFTR). CFTR протеинот се наоѓа во клеточната мембрана на епителните клетки и функционира како јонски канал. По првото откривање на CFTR генот и најчестата мутација p.Phe508del во 1989 година, идентификувани се над 2000 варијанти.

Самата цистична фиброза е болест на повеќе органски системи, иако главните причини за морбидитет и морталитет произлегуваат од прогресивното заболување на белите дробови. CFTR мутациите доведуваат до променет/абнормален транспорт на хлориди во епителните ткива, што резултира со променета хидратација и pH на површината на дишните патишта и создавање на вискозен мукуз/слуз. Во белите дробови, ова доведува до зголемена подложност на инфекции и инфламација, што дополнително ги оштетува дишните патишта. Овој циклус на инфекции и инфламации резултира со бронхиектазија и болест на белите дробови во краен стадиум, што е водечка причина за предвремена смрт кај пациентите кои живеат со оваа болест.

До неодамна, терапевтските опции за цистична фиброза се фокусираа на последичните ефекти откако ќе се случи штета, во обид да се одложи прогресијата на болеста. Во последните десетина години направени се значајни терапевтски напредоци со нови лекови кои го таргетираат дефектниот протеин со цел да ја подобрат неговата функција. Во зависност од функционалната абнормалност, терапевтскиот таргет може да вклучи еден или повеќе чекори. Во ситуации каде што CFTR протеинот е на точната клеточна локација, но каналот не функционира оптимално, таканаречените “gating” мутации, развиени се мали молекули кои го отвараат каналот. Покомплексна ситуација постои кога CFTR протеинот не е правилно изграден и во овие околности потребни се два лека за подобрување на синтезата на функционален CFTR протеин, а потоа дополнително да се зголеми отварањето на овие канали откако каналот ќе биде синтетизиран на правилната локација.

  • Првиот лек ivacaftor (Kalydeco TM) бил користен во историска студија на пациенти со мутација G551D, класа III мутација. Терапијата со Ivacaftor покажала просечен апсолутен пораст од 10,5% на предвидениот присилен експираторен волумен во 1 сек. (FEV1pp), 55% намалување на пулмоналните егзацербации, подобрување на квалитетот на животот и 48 mmol/L намалување на тестирањето на хлориди во пот во споредба со плацебо со релативно минимални несакани ефекти. (Дијагнозата на Цистична Фиброза корелира со нивоата на хлориди во пот од >60 mmol/L.) Постојат докази за значителни придобивки од ivacaftor кај пациенти со “gating” мутации (иако постојат разлики во преваленцата од земја до земја, помалку од 5% од сите пациенти дијагностицирани со цистична фиброза во светот ја имаат оваа мутација).
  • Најчестата мутација, F508del, стана фокус на идните клинички испитувања со комбинирана терапија со коректор (кој го поместува протеинот на површината на клетката) и потенцијатор (кој ја подобрува функцијата на каналот, како што е ivacaftor) поради комплексната природа на протеинска дисфункција со оваа мутација. Оригиналниот коректор, лекот lumacaftor, во комбинација со ivacaftor (OrkambiTM), покажува скромно подобрување на функцијата на белите дробови и ги намалува пулмоналните егзацербации, меѓутоа, забележани се значителни несакани ефекти со влошувања, како неможност да се вдиши и затегнатост на градите.
  • Поновиот коректор, лекот tezacaftor, во комбинација со ivacaftor (SymdekoTM), има подобар профил на несакани ефекти и покажува подобрувања во функцијата на белите дробови, намалување на пулмоналните егзацербации кај индивидуи кои се хомозиготни за мутацијата F508del или хетерозиготни со втора мутација која има резидуална функција.
  • Уште повозбудливи се прелиминарните резултати од студиите од фаза 1 и 2 со користење на тројно комбинирана терапија кај пациенти кои се хомозиготни за F508del и оние кои носат една F508del мутација и мутација која резултира со резидуална функција. Овие лекови ја користат комбинираната терапија на ivacaftor, tezacaftor со трет лек – молекула насочена кон стабилизирање на протеинот во рамките на клеточната мембрана. Фаза 3 испитувања се во тек со тројна комбинација терапија, а резултатите ќе бидат објавени оваа година.

Иако има значителни напредоци во терапијата на цистична фиброза која цели да го моделира CFTR протеинот, предизвиците сè уште постојат. Прво, не сите пациенти со целните мутации реагираат на третман. Второ, многу мутации за кои нема терапија се ретки и нашето знаење за нивните функционални последици е нејасно и недоволно. Трето, мутациите што резултираат со прерано прекинување на синтезата протеинот поради стоп кодони, мутации од Класа I, се уште посложени за третирање од мутации од Класа II или III, бидејќи кај пациенти со овие видови на мутации воопшто и не се синтетизира функционален протеин. Затоа, алтернативни пристапи на лекување се потребни надвор од лековите кои се даваат како потенцијатори и коректори. Овие терапии се надградуваат со напредокот во генетиката, геномиката и неодамнешните сознанија за патологијата на цистичната фиброза со цел да се развијат стратегии за да цистичната фиброза стане заболување кои е третирачко кај сите пациенти, без разлика на нивните специфични CFTR мутации.

ПОПРАВКА НА ГЕНОТ

И покрај извонредните достигнувања во развојот на нови лекови за да се избегне оштетувањето на CFTR протеинот и хлоридниот јонски канал, сè уште постои потреба да се корегираат мутации поврзани со губење или значително намалени количини нa транскрипти на CFTR генот или протеини (на пр. Класи I и V). Најчести од овие мутации вклучуваат “stop/nonsense” мутации кои воведуваат кодон кој доведува до предвемена терминација во CFTR mRNA, промени во местата на сплајсинг и големи делеции кои се всушност избришани големи делови од локусот.

Целна терапија моментално се испитува за:

  1. “Stop” мутации и “read through” лекови
  2. Сплајсинг мутациите и антисенсните олигонуклеотиди
  3. Генско едитирање со таргетирање на специфични мутации

ПОПРАВАЊЕ НА СИТЕ CFTR МУТАЦИИ

Со оглед на тоа што постојат над 2000 репортирани варијации во CFTR генот, пристапот за генско едитирање кој може да ги поправи сите мутации е особено привлечна цел за истражувачите ширум светот. Бидејќи пристапите на генската терапија кои целат да испорачаат искорегирана копија во форма на CFTR cDNA, управувани од хетерологен промотер до дишните патишта, до сега, се докажани само маргинално ефикасни (со постепено губење на трансгена експресија како заеднички проблем), се развиваат алтернативни протоколи. Посебен атрактивен пристап е да се користат CRISPR/Cas9, zinc finger нуклеази или TALEN, со цел да се воведе комплетна CFTR cDNA во ендоген CFTR геномски локус, во рамките на интронот близу до 5’ крајот генот.

НАЈЧЕСТИ ПРЕДИЗВИЦИ ВО ГЕНСКОТО ЕДИТИРАЊЕ

Значајни предизвици на сите пристапи за генско едитирање вклучуваат испорака, токсичност и потенцијални off-таргетирања при едитирањето на целните региони. Развојот и рафинирањето на високо ефикасните формулации со наночестички и adeno-associated virus (AAV) векторите даваат извесен оптимизам дека дури и епителот на белите дробови кој е обструиран со мукус може да биде достапен за овие реагенси. Активната дебата за опасностите од потенцијалното off-таргетирање со CRISPR/Cas9 е релевантно за Цистичната Фиброза, како и за многу други генетски болести. Исто така, може да биде штетно да се предизвикаат високи нивоа на CFTR експресија во сите клетки во епителот на белите дробови, кога генската експресија во нормални услови е предмет на строги контролни клеточни механизми, вклучувајќи ги и активацијата и репресијата.

АЛТЕРНАТИВНИ ЦЕЛИ

Алтернативна стратегија за поправка на CFTR е со цел да се модулираат други цели кои можат да ја компензираат CFTR дисфункцијата. Овој мутациски пристап би можел да ги надополни одобрените единечни или комбинирани терапии кои ја модулираат F508del мутацијата, а исто така обезбедуваат терапевтска стратегија која им користи на сите пациенти.

Абнормалната CFTR функција резултира со дефектен апикален хлориден и бикарбонатен транспорт што доведува до промена на течноста на површината на дишните патишта (airway surface liquid, ASL) која е дехидрирана, намалувајќи го мукоцилијарен клиренс и вродените механизми за имунолошка одбрана. Течноста на површината на дишните патишта е флуиден слој кој ја покрива апикалната површина на епителиумот на дишните патишта и се претпоставува дека модулирањето на други јонски канали, транспортери и пумпи кои придонесуваат за деликатната рамнотежа на волуменот на течноста на површината на дишните патишта, јоните и содржината на хранливи материи може да ја компензираат загубата во CFTR генот.

Референци:

  1. Lisa J. Strug, Anne L. Stephenson, Naim Panjwani and Ann Harris, Recent advances in developing therapeutics for cystic fibrosis, 2018, doi: 10.1093/hmg/ddy188

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Заборавено корисничко име или лозинка
Ве молиме внесете ја вашата email адреса. Корисничкото име и новата лозинка ќе ви бидат пратени по email.