Terapia potențială pentru alcaptonurie - o poveste de cooperare între știință, clinică și pacienți

Abstract:

În ultimii 10 ani, am asistat la un interes crescut pentru alcaptonurie (AKU, OMIM, nr. 203500), o boală rară care are o supremație în Slovacia. În timp ce incidența globală a AKU este de 1: 250.000 la 1: 500.000, în Slovacia boala este mult mai frecventă - 1: 19.000 (1). În ianuarie 2019, partea clinică a proiectului DevelopAKUre (FP7 EU), care a inclus studiul clinic SONIA 2 pentru a testa eficacitatea și siguranța nitizinonei în tratamentul acestei boli, s-a încheiat. Cercetarea a fost realizată sub îndrumarea cercetătorilor de la Royal University Hospital din Liverpool (RLUH) și British Society for Alkaptonuria (AKU Society). Cu toate acestea, 2 locuri de muncă din Slovacia, precum și mulți pacienți slovaci, au fost implicați activ în consorțiul internațional, motiv pentru care dorim să aducem povestea AKU mai aproape de cititorii Newslab. Rezultatele studiului SONIA 2 nu au fost încă publicate, dar producătorul medicamentului, SOBI (Swedish Orphan BIovitrum), și-a comunicat deja intenția de a solicita Agenției Europene pentru Medicamente (EMA) autorizația de utilizare a medicamentului pentru baterie. Acest lucru oferă mulți pacienți speranța că AKU va fi probabil una dintre bolile pentru care vom avea o posibilă terapie în 2020. În prezent, acest medicament este utilizat în afara indicației aprobate (off-label) în mai multe țări.

pentru

Cuvinte cheie: alcaptonurie, gena HGD, tulburare metabolică, tratamentul bolilor rare, nitizinonă

* Toate tabelele, graficele și cifrele care fac parte din articol pot fi găsite în fișierul PDF atașat la sfârșitul studiului.

Din istoria cercetării AKU

AKU este o boală pentru care termenul „tulburare metabolică congenitală” a fost menționat pentru prima dată la începutul secolului trecut, cu moștenire autosomală recesivă mendeliană (2). Un bloc metabolic specific în AKU a fost descris 50 de ani mai târziu ca fiind un deficit de homogentizat-1,2-dioxigenază (HGD), o enzimă responsabilă de scindarea acidului homogen (HGA) în metabolismul fenilalaninei și tirozinei (3). În următorii 40 de ani, a fost specificată baza genetică a bolii la om, iar gena care codifică această enzimă a fost mapată la cromozomul 3q13.33 (4.5) datorită analizei de legare în familiile ambilor pacienți slovaci. La scurt timp după aceea, structura genei a fost descrisă și au fost identificate primele mutații în familiile pacienților (6). Gena HGD este formată din 14 exoni și baza de date mondială a mutațiilor HGD (http://hgddatabase.cvtisr.sk), pe care am creat-o și am gestionat-o, înregistrează în prezent 212 de variante diferite ale acestei gene, identificate la aproximativ 530 de pacienți din întreaga lume. (7, 8).

Un punct important din istoria cercetării AKU a fost înființarea AKU Society (2003, www.akusociety.org), prima organizație de pacienți AKU din lume. Încă de la început, scopul său a fost să ofere sprijin și informații pacienților și familiilor, precum și să permită pacienților AKU să se întâlnească și să se cunoască în Marea Britanie, dar și la nivel internațional, pentru a evita izolarea socială pe care o au pacienții cu bolile rare suferă adesea. La nașterea acestei organizații a fost Dr. Lakshminarayan Ranganath din Liverpool și pacientul Robert Gregory, căruia i s-a alăturat în curând Dr. Nicolas Sireau, tatăl a doi copii cu AKU. Mulți ani de muncă, campanii neobosite, finanțarea proiectelor de cercetare și construirea de parteneriate au dus, de asemenea, la crearea consorțiului DevelopAKUre și a unei serii de studii clinice internaționale majore SONIA 1, SONIA 2 și SOFIA în Europa (2012-2019), va discuta mai târziu.

În 2013, au fondat și primul centru național de baterii Robert Gregory (NAC) din Liverpool (cu sediul la Royal University Hospital), numit după cofondatorul Societății AKU. NAC a oferit de atunci examinări și tratament persoanelor cu AKU care locuiesc în Anglia și Scoția. Ulterior, au fost înființate mai multe companii surori AKU în mai multe țări, inclusiv Slovacia, pentru a sensibiliza AKU (Black Bones Club - Slovacia, AIMAKU - Italia, DSAKU - Germania, ALCAP - Franța, AKU Society Țările de Jos, AKU Society Asia-Pacific, AKU Societatea America de Nord, Societatea Iordaniană AKU, Societatea Braziliană AKU și Societatea AKU India). Aceste companii joacă un rol cheie în găsirea și reținerea pacienților dispuși să se angajeze în cercetări biomedicale, inclusiv în studiile clinice, care este deosebit de dificilă pentru bolile rare.

AKU în Slovacia

Cercetarea AKU în Slovacia are o lungă tradiție datorită incidenței mai mari a acestei boli în țara noastră. Primul caz de AKU în Slovacia a fost descris de prof. Univ. Siťaj în 1944 și în 1951 prof. Neuwirth a descoperit un grup mare de pacienți în Kysucie, care a fost apoi studiat în continuare clinic cu colegii prof. Siťaj și prof. Urban. Pe baza lucrărilor lor, o mare monografie Alcaptonuria și ochroza a fost publicată în 1956 (9), care este primul set complex mare de pacienți cu alcaptonurie și ocronoză din lume.

Studiile lor au fost ulterior (după 1968) urmate de un alt pediatru slovac important, fondatorul geneticii medicale slovace, profesorul Štefan Sršeň împreună cu soția sa profesor asociat Sršňová și alți colaboratori de la facultatea de medicină Jessenius de la Universitatea Comenius. Ei au examinat 610.000 de locuitori din Slovacia și, până în 1996, au înregistrat 204 de pacienți cu alcaptonurie, dintre care 106 copii cu vârsta sub 15 ani, care este cel mai mare grup de pacienți pediatrici din lume (10). De asemenea, au examinat într-un grup de 509.192 de nou-născuți, pe baza cărora au estimat incidența AKU în Slovacia la 1: 19.000 (1). În colaborare cu un laborator din Münster (Germania), aceștia au efectuat și primele studii genetice la pacienți slovaci (11).

Cu o populație de aproximativ 5 milioane, se estimează că în Slovacia ar trebui să existe în prezent aproximativ 270 de pacienți cu AKU și aproximativ 72.450 purtători sănătoși. În prezent, reumatologii locali se ocupă de pacienții cu AKU, dar în principal NÚRCH din Piešťany, care este un centru informal pentru îngrijirea pacienților cu AKU din țara noastră.

Ne ocupăm de genetica AKU în Laboratorul de Genetică Umană a ÚKTV, BMC SAS (anterior IMFG SAS) din 1998. În cooperare cu Dr. Bošák și ulterior prof. Am efectuat analize genetice complexe în familii din Rovenský din NÚ ‑ RCH din Piešťany, care au arătat că în Slovacia avem până la 14 variante diferite de HGD care cauzează această boală rară. (poza 1). Acest rezultat sugerează că frecvența crescută a AKU în țara noastră nu poate fi explicată doar prin efectul clasic al fondatorului, așa cum sa presupus pe baza identificării unei incidențe crescute a bolii, în special în zona fostelor izolate genetice. în Kysucie (12-14).

Analiza haplotipurilor asociate cu mutații individuale în familii sugerează că o parte din mutații au fost importate în Slovacia în timpul mai multor migrații ale populației europene, care s-au răspândit în Europa de Vest, în timp ce al doilea grup este format din mutații care provin de fapt în țara noastră (12) .

Este posibil să fi existat o creștere accidentală a numărului de mutații în Slovacia, în timp ce izolarea genetică ulterioară și deriva genetică au contribuit la menținerea și răspândirea lor. Modul activ de căutare a pacienților, care are o tradiție îndelungată în țara noastră, a contribuit, de asemenea, la identificarea unui număr mai mare de pacienți cu AKU în Slovacia.

De-a lungul anilor, Laboratorul BMC SAS de genetică umană a devenit un centru internațional pentru analiza genetică a pacienților cu AKU. În 2010, am creat și gestionat baza de date de mutații HGD la nivel mondial deja menționată (http: // hgddatabase.cvtisr.sk) (7.8). Această bază de date conține variante identificate în laboratorul nostru, dar publicate și în literatura profesională la nivel mondial. Baza de date conține, de asemenea, rezultatele analizelor efectului așteptat al mutațiilor genei individuale missense asupra structurii și funcției proteinei HGD, precum și haplotipurilor individuale asociate mutațiilor HGD în Slovacia și alte țări.

Semne clinice ale bolii și mecanismul ocronozei

Ca urmare a blocării metabolice în AKU, acidul homogentisic (HGA) se acumulează de la naștere, care este parțial excretat în urină. Deoarece HGA este oxidat la un pigment maro-negru, primul simptom este de obicei identificat întunecarea urinei în aer (omogenitate).

De-a lungul anilor, HGA nedeclarată se acumulează treptat în corpul pacienților, în special în țesutul conjunctiv. Acest lucru duce mai târziu la daune multisistemice severe, care începe să se manifeste între 20 și 30 de ani. Ochroza - o decolorare întunecată a țesuturilor conjunctive, în special a cartilajului - se manifestă pe auricule și, într-o măsură mai mică, pe piele și pe albul ochilor. Acumularea pigmentului ochronotic în cartilaj duce treptat la artropatie ochronotică degenerativă dureroasă, afectând în principal articulațiile coloanei vertebrale, lombare, ale umărului și genunchiului. O complicație gravă este calcinarea valvelor aortice și mitrale. Pietrele la rinichi și la prostată sunt frecvente.

Pigmentarea inițială este observată în condrocitele individuale ale cartilajului calcificat și în matricea lor înconjurătoare (15). Acest lucru determină rigidizarea cartilajului și schimbarea distribuției sarcinii. Ulterior, ocronoza se răspândește către cartilajul hialin. Cartilajul pigmentat formează o coajă rigidă și care se rupe, afectând osul trabecular subiacent. Cartilajul ocrotic nu este în măsură să asigure protecția necesară a osului împotriva stresului mecanic normal și începe resorbția agresivă a acestuia. Fragmente de cartilaj sunt prezente atât în ​​măduva osoasă, cât și în țesutul sinovial (15). Astfel, ocronoza provoacă distrugerea dureroasă a articulațiilor mari care suportă greutatea și fuziunea vertebrelor. Întregul proces este însoțit de inflamație cronică ușoară și amiloidoză (16). Daunele progresive duc la invaliditate.

O prezentare generală a simptomelor clinice în AKU este rezumată în lucrare (17,18), incluzând o descriere a metodei de determinare a AKUSSI (Alkaptonuria Severity Score Index) utilizată pentru a evalua severitatea și progresia simptomelor AKU.

Nouă speranță pentru terapia cu baterii

Tratamentul cauzal al AKU nu este momentan disponibil. Până în prezent, opțiunile de tratament pentru AKU au fost limitate și s-au concentrat doar pe ameliorarea simptomelor. Scopul principal este controlul durerii, fizioterapie și reabilitare și, dacă este necesar, înlocuirea articulațiilor deteriorate.

Pentru a reduce nivelul HGA și oxidarea acestuia la un pigment ochronotic, în trecut a fost recomandată utilizarea diferitelor combinații de antioxidanți, dar lipsesc datele care să confirme eficacitatea acestor proceduri. În schimb, acidul ascorbic este un cofactor pentru 4-hidroxifenilpiruvat dioxigenază și, prin urmare, poate contribui la creșterea producției de HGA. O dietă cu conținut scăzut de proteine ​​este, de asemenea, recomandată pacienților, dar respectarea pe termen lung este problematică.

Nitisinonă este speranța pentru pacienții cu AKU. Acest medicament este un inhibitor al enzimei p-hidroxifenilpiruvat dioxigenază, care este responsabilă pentru conversia hidroxifenilpiruvatului în HGA. Indicat inițial pentru tratamentul tirozinemiei ereditare de tip 1 (Orfadin (R) dezvoltat de SOBI). Deja în 2011, rezultatele unui studiu clinic efectuat de Institutul Național de Sănătate (SUA) au arătat că nitizinona a redus nivelul HGA urinar cu până la 95% (19). Cu toate acestea, studiul nu a demonstrat eficacitatea clinică a nitizinonei, deoarece nu a fost confirmată nicio îmbunătățire a mobilității șoldului la pacienții cu AKU, care a fost principalul obiectiv final al studiului (19). Datorită activităților companiei AKU din Anglia, care a inițiat un nou val de interes pentru această boală rară, consorțiul DevelopAKUre menționat mai sus a fost format în 2012, care cu sprijinul proiectului FP7 al Comisiei Europene a lansat un nou studiu pentru testarea nitizinonei pentru AKU. NÚRCH din Piešťany, RLUH din Liverpool și Hospital Necker din Paris erau 3 centre de studii clinice, în care s-au efectuat 3 studii succesive - SONIA 1, SONIA 2 și SOFIA (http: // www.developakure.eu/). Proiectul a implicat, de asemenea, Departamentul de Genetică Umană, ÚKTV, BMC SAS, care a fost responsabil pentru analiza mutației la toți pacienții implicați în studii.

Primul studiu al proiectului, SONIA 1, a fost realizat în Liverpool și Piešťany. A fost un studiu scurt care a durat 4 săptămâni și a stabilit că o doză de 8 mg nitisinonă pe zi a fost cea mai eficientă în reducerea nivelului de HGA urinar al pacienților (20).

138 de pacienți au fost deja înscriși în studiul SONIA 2 pe termen lung pentru a demonstra că nitizinona este eficientă și sigură pentru utilizare la pacienții cu AKU. Grupul de control a comparat 69 de pacienți care nu au fost tratați cu 69 de pacienți care au luat zilnic 10 mg nitizinonă timp de 4 ani. Pacienții din ambele grupuri au vizitat în mod regulat centrele de studii clinice și au fost monitorizați mai mulți parametri, care au fost comparați la sfârșitul studiului. Rezultatele definitive ale acestui studiu, a cărui parte clinică sa încheiat în ianuarie 2019, nu au fost încă publicate, dar producătorul de medicamente, SOBI, și-a comunicat deja intenția de a solicita Agenției Europene pentru Medicamente (EMA) autorizația de utilizare a medicament pentru AKU.

Experiența cu nitizinonă până în prezent, fie în studiul SONIA 2, fie în cazul terapiei off-label, arată că este necesară o abordare multidisciplinară a managementului pacienților cu AKU. În plus față de rolul natural al reumatologului și geneticianului clinic, o abordare cuprinzătoare trebuie completată de sfaturi nutriționale de calitate. Datorită apariției posibile a keratopatiei în timpul tratamentului cu nitizinonă ca reacție adversă principală și așteptată, va fi necesară monitorizarea biochimică regulată a nivelurilor serice de tirozină și monitorizarea de către oftalmologi. Dezvoltarea keratopatiei este asociată cu o creștere a nivelurilor de tirozină în timpul tratamentului cu nitizinonă, dar mecanismul exact nu este complet clar. Din punctul de vedere al cercetării clinice, va fi, prin urmare, necesar să ne concentrăm pe căutarea biomarkerilor de keratopatie.

Studiul transversal deschis SOFIA, care a implicat 32 de pacienți cu AKU și 30 de controale, a fost realizat numai în Liverpool. Scopul studiului a fost de a afla la ce vârstă începe afectarea în AKU, atât în ​​ceea ce privește manifestările clinice, cât și manifestările subclinice ale bolii (21). Rezultatul primar a fost monitorizarea prezenței ocronozei în biopsia urechii. Rezultatele secundare au inclus analiza fotografiilor pentru ochi și urechi, concentrațiile serice și urinare de HGA, precum și markeri de deteriorare a țesuturilor/inflamație/oxidare, RMN, test de mers, calitatea vieții și indicele de severitate al scorului alcaptonuriei (qAKUSSI). Ochroza în biopsia urechii era deja prezentă la un pacient în vârstă de 20 de ani, sugerând că manifestările subclinice sunt observabile înainte de această vârstă.

Pregătirile pentru un studiu clinic pediatric sunt în curs de desfășurare. Informațiile din aceste studii vor fi importante pentru a decide la ce vârstă începeți tratamentul pentru a preveni dezvoltarea simptomelor.

Modelul animal AKU

Un rol important în cercetarea AKU l-a avut crearea unui organism model experimental - șoareci AKU. Este folosit pentru a studia fiziopatologia AKU, precum și efectul tratamentului potențial. În 2014, a fost publicat un nou model de șoarece de AKU (22), în care se poate observa o ocronoză în creștere liniară de la începutul vieții, în timp ce nivelurile medii de viață ale HGA plasmatice rămân relativ constante. Interesant este că la acești șoareci nu a fost observată nicio etapă finală/terminală a pigmentării cartilajului calcificat și hialin caracteristic AKU, sugerând că ocroza la șoareci nu reprezintă etapele timpurii prezente în articulațiile oamenilor cu AKU. Administrarea pe tot parcursul vieții de nitizinonă la acești șoareci AKU a dus la o reducere cu 88% a HGA plasmatice și la blocarea completă a pigmentării condrocitelor, confirmând că, dacă nitisinonă se administrează devreme, aceasta poate opri evoluția ocronozei (22,23).

Variabilitatea severității bolii

Variabilitatea în severitatea bolii a fost observată la pacienții cu AKU. Încă din anul 2000, Rodriguez și colab. (24) au observat diferite activități reziduale ale enzimei HGD care transportă diferite mutații pe sens, pe care le-am confirmat ulterior în lucrarea noastră (8). S-a presupus că diferita activitate reziduală determină, de asemenea, diferențele de severitate a bolii. În studiul SONIA 2, am analizat, prin urmare, corelația dintre genotip și fenotip, în special la pacienții cu mutația G161R, în care se păstrează doar 1% din activitatea enzimatică, comparativ cu grupul purtător de mutații M368V și A122V, care, în la rândul său, a avut până la aproximativ 30% din activitatea de tip sălbatic (8). Deși s-a observat o diferență a nivelurilor de HGA excretate urinar la 24 de ore între cele două grupuri, această diferență nu s-a tradus în diferențe semnificative în parametrii clinici observați (8).

Aceasta înseamnă că AKU nu a confirmat efectul direct al tipului de mutație a genei HGD asupra variabilității fenotipului bolii. Deoarece se observă variabilitate ridicată atât intra, cât și interindividuală a nivelurilor urinare de HGA, ipotezăm că aceasta depinde în principal de aportul total de proteine ​​dietetice (adică tirozină) și de funcția renală (25).

Cu toate acestea, nu excludem că și alți factori - genetici sau biomecanici - pot contribui. În viitor, va fi necesar să ne concentrăm pe identificarea acestor factori potențiali prin analiza perechilor de frați pentru care se observă diferențe de fenotip. În același timp, va fi necesar să se identifice factorii care contribuie la dezvoltarea keratopatiei în timpul tratamentului cu nitizinonă și să se elaboreze un protocol de management cuprinzător pentru pacienții cu AKU.

LITERATURĂ