Потенциална терапия за алкаптонурия - история за сътрудничество между науката, клиниката и пациентите

Резюме:

През последните 10 години сме свидетели на повишен интерес към алкаптонурия (AKU, OMIM, № 203500), рядко заболяване, което има предимство в Словакия. Докато глобалната честота на AKU е 1: 250 000 до 1: 500 000, в Словакия заболяването е много по-често - 1: 19 000 (1). През януари 2019 г. приключи клиничната част на проекта DevelopAKUre (FP7 EU), който включва клинично изпитване SONIA 2 за тестване на ефикасността и безопасността на нитизинона при лечението на това заболяване. Изследването е проведено под ръководството на изследователи от Кралската университетска болница в Ливърпул (RLUH) и Британското общество за алкаптонурия (AKU Society). Въпреки това 2 работни места от Словакия, както и много словашки пациенти, участваха активно в международния консорциум, поради което искаме да приближим историята на AKU до читателите на Newslab. Резултатите от проучването SONIA 2 все още не са публикувани, но производителят на лекарството SOBI (шведски сирак BIovitrum) вече съобщи за намерението си да кандидатства пред Европейската агенция по лекарствата (EMA) за разрешение да използва лекарството за батерия. Това дава на много пациенти надежда, че AKU вероятно ще бъде едно от заболяванията, за които ще имаме възможна терапия през 2020 г. Понастоящем това лекарство се използва извън одобреното показание (извън етикета) в няколко страни.

сътрудничество

Ключови думи: алкаптонурия, HGD ген, метаболитно разстройство, лечение на редки заболявания, нитизинон

* Всички таблици, графики и фигури, които са част от статията, могат да бъдат намерени в прикачения PDF файл в края на изследването.

От историята на изследванията на АКУ

АКУ е заболяване, за което терминът „вродено метаболитно разстройство“ се споменава за първи път в началото на миналия век, с менделско автозомно-рецесивно наследство (2). Специфичен метаболитен блок в AKU е описан 50 години по-късно като дефицит на хомогентизат-1,2-диоксигеназа (HGD), ензим, отговорен за разцепването на хомогенна киселина (HGA) в метаболизма на фенилаланин и тирозин (3). През следващите 40 години беше уточнена генетичната основа на заболяването при хората и генът, кодиращ този ензим, беше картографиран в хромозома 3q13.33 (4.5) благодарение на свързващия анализ в семействата на словашки пациенти. Малко след това беше описана структурата на гена и бяха идентифицирани първите мутации в семейства пациенти (6). Генът HGD се състои от 14 екзона и световната база данни за мутации на HGD (http://hgddatabase.cvtisr.sk), която сме създали и управляваме, в момента записва 212 различни варианта на този ген, идентифицирани при приблизително 530 пациенти от цял ​​свят (7, 8).

Важен момент в историята на научните изследвания на AKU е създаването на AKU Society (2003, www.akusociety.org), първата в света организация на пациентите на AKU. От самото начало целта му е да предоставя подкрепа и информация на пациенти и семейства, както и да дава възможност на пациентите на AKU да се срещат и опознават в Обединеното кралство, но и в международен план, за да се избегне социалната изолация, която пациентите с редки заболявания често страдат. При раждането на тази организация беше д-р. Лакшминараян Ранганат от Ливърпул и пациент Робърт Грегъри, към който скоро се присъедини д-р. Никола Сиро, баща на две деца с AKU. Дългогодишната им работа, неуморните кампании, финансирането на изследователски проекти и изграждането на партньорства също доведоха до създаването на консорциум DevelopAKUre и поредица от големи международни клинични изпитвания SONIA 1, SONIA 2 и SOFIA в Европа (2012-2019 г.), които ние ще обсъдим по-късно.

През 2013 г. те основават и първия Национален център за акумулатори на Робърт Грегъри (NAC) в Ливърпул (базиран в Кралската университетска болница), кръстен на съоснователя на обществото AKU. Оттогава NAC осигурява прегледи и лечение на хора с AKU, живеещи в Англия и Шотландия. Впоследствие в няколко държави, включително Словакия, бяха създадени няколко компании-сестри AKU (Club Black Bones - Словакия, AIMAKU - Италия, DSAKU - Германия, ALCAP - Франция, AKU общество Холандия, AKU общество Азия и Тихия океан, AKU Общество Северна Америка, йорданското общество AKU, бразилското общество AKU и обществото AKU Индия). Тези компании играят ключова роля при намирането и задържането на пациенти, желаещи да се ангажират с биомедицински изследвания, включително клинични изпитвания, което е особено предизвикателно за редки заболявания.

AKU в Словакия

Изследванията на AKU в Словакия имат дълга традиция поради по-високата честота на това заболяване у нас. Първият случай на AKU в Словакия е описан от проф. Siťaj през 1944 г. и през 1951 г. проф. Нойвирт откри голяма група пациенти в Kysucie, която след това беше допълнително проучена клинично с колеги проф. Siťaj и проф. Градски. Въз основа на тяхната работа през 1956 г. е публикувана голяма монография "Алкаптонурия и охроноза" (9), която е първият голям комплекс от пациенти с алкаптонурия и охроноза в света.

По-късно проучванията им (след 1968 г.) са последвани от друг важен словашки педиатър, основоположник на словашката медицинска генетика, професор Štefan Sršeň заедно със съпругата си доцент Sršňová и други сътрудници от Медицинския факултет на Йесений в университета Коменски. Те провериха 610 000 жители на Словакия и до 1996 г. регистрираха 204 пациенти с алкаптонурия, от които 106 деца на възраст под 15 години, което е най-голямата група педиатрични пациенти в света (10). Те също така бяха изследвани в група от 509 192 новородени, въз основа на която те оцениха честотата на AKU в Словакия на 1: 19 000 (1). В сътрудничество с лаборатория в Мюнстер (Германия) те проведоха и първите генетични изследвания при словашки пациенти (11).

При население от около 5 милиона души се смята, че в момента в Словакия трябва да има около 270 пациенти с AKU и около 72 450 здрави носители. Понастоящем местните ревматолози се занимават с пациенти с AKU, но главно NÚRCH в Piešťany, който е неформален център за грижи за пациенти с AKU у нас.

От 1998 г. се занимаваме с генетиката на AKU в Лабораторията за човешка генетика на ÚKTV, BMC SAS (бивш IMFG SAS). В сътрудничество с Dr. Бошак и по-късно проф. Проведохме сложни генетични анализи в семейства от Ровенски от NÚ-RCH в Пиещани, които показаха, че в Словакия имаме до 14 различни варианта на HGD, причиняващи това рядко заболяване. (снимка 1). Този резултат предполага, че повишената честота на АКУ у нас не може да се обясни само с класическия ефект на основателя, както се предполага въз основа на идентифицирането на повишена честота на заболяването, особено в областта на бивши генетични изолати в Kysucie (12-14).

Анализът на хаплотипове, свързани с индивидуални мутации в семейства, предполага, че част от мутациите са внесени в Словакия по време на няколко миграции на европейско население, които се разпространяват в Западна Европа, докато втората група се състои от мутации, които всъщност произхождат от нашата страна (12) .

Възможно е случайно да се увеличи броят на мутациите в Словакия, докато последващата генетична изолация и генетичен дрейф са допринесли за тяхното поддържане и разпространение. Активният начин за търсене на пациенти, който има дълга традиция у нас, също допринесе за идентифицирането на по-голям брой пациенти с АКУ в Словакия.

През годините лабораторията за човешка генетика BMC SAS се превърна в международен център за генетичен анализ на пациенти с AKU. През 2010 г. създадохме и управляваме вече споменатата в света база данни за мутации на HGD (http: // hgddatabase.cvtisr.sk) (7.8). Тази база данни съдържа варианти, идентифицирани в нашата лаборатория, но също така публикувани в световната професионална литература. Базата данни съдържа също така резултатите от анализите на очаквания ефект на отделни мутации на генни мутации върху структурата и функцията на протеина HGD, както и отделни хаплотипове, свързани с мутации на HGD в Словакия и други страни.

Клинични признаци на заболяването и механизма на охронозата

В резултат на метаболитния блок в AKU, хомогентизовата киселина (HGA) се натрупва от раждането, която се екскретира частично с урината. Тъй като HGA се окислява до кафяво-черен пигмент, първият симптом обикновено се идентифицира потъмняване на урината във въздуха (хомогенност).

С течение на годините недекларираната HGA постепенно се натрупва в телата на пациентите, особено в съединителната тъкан. Това по-късно води до тежки мултисистемни щети, които започват да се проявяват между 20 и 30 години. Охронозата - тъмно обезцветяване на съединителните тъкани, особено на хрущяла - се проявява върху ушите и в по-малка степен върху кожата и бялото на очите. Натрупването на охронотичен пигмент в хрущяла постепенно води до болезнена дегенеративна охронозна артропатия, увреждаща главно гръбначния стълб, лумбалните, раменните и коленните стави. Сериозно усложнение е калцинирането на аортната и митралната клапа. Често се наблюдават камъни в бъбреците и простатата.

Първоначална пигментация се наблюдава в отделни хондроцити на калциран хрущял и в заобикалящата ги матрица (15). Това кара хрущяла да се втвърди и разпределението на натоварването се променя. Впоследствие охронозата се разпространява към хиалиновия хрущял. Пигментираният хрущял образува обвивка, която е твърда и се счупва, засягайки подлежащата трабекуларна кост. Охронотичният хрущял не е в състояние да осигури необходимата защита на костта от нормален механичен стрес и започва нейната агресивна резорбция. Фрагментите на хрущяла присъстват както в костния мозък, така и в синовиалната тъкан (15). По този начин охронозата причинява болезнено разрушаване на големите носещи тежести стави и сливане на прешлените. Целият процес е придружен от хронично леко възпаление и амилоидоза (16). Прогресивните щети водят до увреждане.

Преглед на клиничните симптоми при AKU е обобщен в работата (17,18), включително описание на метода за определяне на AKUSSI (индекс на тежестта на алкаптонурия), използван за оценка на тежестта и прогресирането на симптомите на AKU.

Нова надежда за терапия с батерии

Понастоящем не се предлага причинно-следствено лечение на AKU. Досега възможностите за лечение на AKU са били ограничени и са фокусирани само върху облекчаване на симптомите. Основната цел е контрол на болката, физиотерапия и рехабилитация и, ако е необходимо, замяна на увредени стави.

За да се намали нивото на HGA и неговото окисление до охронотичен пигмент, в миналото се препоръчва използването на различни комбинации от антиоксиданти, но липсват данни, потвърждаващи ефективността на тези процедури. И обратно, аскорбиновата киселина е кофактор за 4-хидроксифенилпируват диоксигеназата и по този начин може да допринесе за повишено производство на HGA. Диета с ниско съдържание на протеини също се препоръчва за пациентите, но дългосрочното спазване е проблематично.

Нитисинон е надеждата за пациентите с АКУ. Това лекарство е инхибитор на ензима р-хидроксифенилпируват диоксигеназа, който е отговорен за превръщането на хидроксифенилпируват в HGA. Първоначално предназначен за лечение на наследствена тирозинемия тип 1 (Orfadin®, разработен от SOBI). Още през 2011 г. резултатите от клинично проучване, проведено от Националния здравен институт (САЩ), показват, че нитизинонът намалява нивата на HGA в урината с до 95% (19). Проучването обаче не демонстрира клиничната ефикасност на нитизинона, тъй като не се потвърждава подобрение в подвижността на тазобедрената става при пациенти с AKU, което беше основната крайна точка на проучването (19). Благодарение на дейностите на компанията AKU от Англия, която инициира нова вълна от интерес към това рядко заболяване, гореспоменатият консорциум DevelopAKUre беше създаден през 2012 г., който с подкрепата на проекта на Европейската комисия FP7 стартира ново проучване за тестване на нитизинон за AKU. NÚRCH в Piešťany, RLUH в Ливърпул и Hospital Necker в Париж са 3 центъра за клинични изпитвания, в които са проведени последователно 3 проучвания - SONIA 1, SONIA 2 и SOFIA (http: // www.developakure.eu/). Проектът включва и Отдела по човешка генетика, TVKTV, BMC SAS, който отговаря за анализа на мутациите при всички пациенти, участващи в проучванията.

Първото проучване на проекта, SONIA 1, беше проведено в Ливърпул и Пиещани. Това беше кратко проучване с продължителност 4 седмици и установи, че доза от 8 mg нитизинон дневно е най-ефективна за намаляване на нивата на HGA в урината на пациентите (20).

138 пациенти вече са включени в дългосрочното проучване SONIA 2, за да покажат, че нитизинонът е ефективен и безопасен за употреба при пациенти с AKU. Контролната група сравнява 69 пациенти, които не са били лекувани с 69 пациенти, които са приемали 10 mg нитизинон дневно в продължение на 4 години. Пациентите от двете групи редовно посещават центрове за клинични изпитвания и им се проследяват няколко параметъра, които се сравняват в края на проучването. Окончателните резултати от това проучване, чиято клинична част приключи през януари 2019 г., все още не са публикувани, но производителят на лекарството, SOBI, вече е съобщил за намерението си да кандидатства пред Европейската агенция по лекарствата (EMA) за разрешение да използва лекарство за AKU.

Досегашният опит с нитизинон, както в проучването SONIA 2, така и в случай на терапия извън етикета, показва, че е необходим мултидисциплинарен подход при лечението на пациенти с AKU. В допълнение към естествената роля на ревматолога и клиничния генетик, всеобхватният подход трябва да бъде допълнен от качествени хранителни съвети. Поради възможната поява на кератопатия по време на лечението с нитизинон като основна и очаквана нежелана реакция, ще е необходимо редовно биохимично проследяване на серумните нива на тирозин и наблюдение от офталмолози. Развитието на кератопатия е свързано с повишаване на нивата на тирозин по време на лечението с нитизинон, но точният механизъм не е напълно ясен. Следователно от гледна точка на клиничните изследвания ще е необходимо да се съсредоточи върху търсенето на биомаркери на кератопатия.

Отвореното проучване на SOFIA в напречно сечение, в което участваха 32 пациенти с AKU и 30 контроли, беше проведено само в Ливърпул. Целта на проучването беше да се установи на каква възраст започва увреждането на AKU, както по отношение на клинично проявени, така и на субклинични прояви на заболяването (21). Основният резултат беше наблюдение за наличие на охроноза в биопсията на ухото. Вторичните резултати включват анализ на снимки на очите и ушите, серумни и уринарни концентрации на HGA, както и маркери за увреждане/възпаление/окисляване на тъкани, ЯМР, тест за походка, качество на живот и индекс на тежест на алкаптонурия (qAKUSSI). Охронозата при биопсия на ухото вече е била налична при 20-годишен пациент, което предполага, че субклиничните прояви се наблюдават преди тази възраст.

В момента тече подготовка за детско клинично изпитване. Информацията от тези проучвания ще бъде важна при вземането на решение на каква възраст да започне лечение, за да се предотврати развитието на симптоми.

Животински модел AKU

Важна роля в изследванията на AKU изигра създаването на експериментален модел на организъм - мишки AKU. Използва се за изследване на патофизиологията на AKU, както и на ефекта от потенциалното лечение. През 2014 г. беше публикуван нов модел мишка на AKU (22), в който може да се наблюдава линейно нарастваща охроноза от началото на живота, докато средните нива на живот на HGA в плазмата остават относително постоянни. Интересното е, че при тези мишки не се наблюдава краен/терминален етап на калцифициран и хиалинов пигментатор на хрущяла, характерен за AKU при хора, което предполага, че охронозата при мишки представлява ранните етапи, присъстващи в ставите на хора с AKU. Доживотното приложение на нитизинон на тези AKU мишки е довело до 88% намаляване на плазмения HGA и пълна блокада на пигментацията на хондроцитите, потвърждавайки, че ако нитизинон се прилага рано, той може да спре хода на охронозата (22,23).

Променливост на тежестта на заболяването

Променливост в тежестта на заболяването се наблюдава при пациенти с AKU. Още през 2000 г. Родригес и съавтори (24) наблюдават различна остатъчна активност на ензима HGD, носеща различни мисенс мутации, което впоследствие потвърдихме в нашата работа (8). Предполагаше се, че различната остатъчна активност определя и разликите в тежестта на заболяването. Следователно в проучването SONIA 2 ние анализирахме корелацията между генотипа и фенотипа, по-специално при пациенти с мутация G161R, при която се запазва само 1% от ензимната активност, в сравнение с групата, носеща мутации M368V и A122V, която, в от своя страна, имаше до около 30% активност от див тип (8). Въпреки че се наблюдава разлика в нивата на екскретирания с урината HGA за 24 часа между двете групи, тази разлика не води до значителни разлики в наблюдаваните клинични параметри (8).

Това означава, че AKU не потвърждава директния ефект на типа мутация на гена HGD върху вариабилността на фенотипа на заболяването. Тъй като се наблюдава както висока интра-, така и междуиндивидуална вариабилност в нивата на HGA в урината, ние предполагаме, че тя зависи главно от общия прием на протеини в храната (т.е. тирозин) и от бъбречната функция (25).

Не изключваме обаче, че други фактори - генетични или биомеханични - също могат да допринесат. В бъдеще ще е необходимо да се съсредоточи върху идентифицирането на тези потенциални фактори чрез анализ на двойки от братя и сестри, за които се наблюдават различия във фенотипа. В същото време ще е необходимо да се идентифицират факторите, които допринасят за развитието на кератопатия по време на лечението с нитизинон и да се разработи изчерпателен протокол за управление на пациенти с AKU.

ЛИТЕРАТУРА