Kystinen fibroosi huumeiden tavoite epämuodostuneet proteiineja juureen sairaus

Yli kaksi vuosikymmentä vietti kehittää hoitoja geneettinen keuhkojen sairaus, kystinen fibroosi, biologi Frederick Van Goor on ollut satoja keskusteluja potilaiden kanssa. Mutta hän muistaa erityisesti yhden.,

keskustelu oli noin genetiikka kystinen fibroosi on sairaus, joka kehittyy, kun henkilö perii kaksi viallista kopiota kystinen fibroosi läpäisevä johtokyky säädin (CFTR) geeni. Tämä geeni koodaa CFTR-proteiinia, joka asuu solukalvon ja kuljetukset, kloridi-ja bikarbonaatti-ioneja ulos solusta. Yli 2000 variantteja CFTR on tunnistettu, ja yli 350 niistä ovat tunnettuja tuottaa tarpeeksi häiriöitä proteiini on-toiminto käynnistää heikentävä ja elämän lyhentämistä kunnossa.,

painopiste keskustelu oli väistämätön eriarvoisuutta henkilökohtaisen lääketieteen, joka voi olla erittäin tehokas ihmisille, jotka täyttävät tietyt kriteerit, mutta jättää muut taakse, kuten tapahtui potilaalle. ”Hän kuvaili sen olevan uppoava laiva, kun kaikki muut pelastusveneet ovat lähteneet,” Van Goor muistelee. ”Tuo kuva on jäänyt minuun.”

Van Goor, johtaja kystinen fibroosi tutkimuksen Vertex Pharmaceuticals San Diego, Kalifornia, oli merkittävä rooli rakennuksen suurin pelastusvene kystinen fibroosi vielä: blockbuster yhdistelmä huume Trikafta., Lääke saavutti 420 miljoonan yhdysvaltain dollarin myynnin ensimmäisten 10 viikon aikana lanseerauksensa jälkeen loppuvuodesta 2019, mikä ylitti odotukset huomattavasti.

”luulen, että se on tehty iso ero”, sanoo Martina Gentzsch, molekyylibiologi opiskelu CFTR University of North Carolina at Chapel Hill. ”Menestys klinikalla todella perusteltua, että tämä on aivan erinomainen hoito.”Trikafta on tarkoitettu kystistä fibroosia sairastaville henkilöille, joilla on vähintään yksi kopio f508del-nimellä tunnetusta mutaatiosta., Tämä on yleisin kystinen fibroosi mutaatio, läsnä yli 80% yli 90000 ihmiset kystinen fibroosi maailmanlaajuisesti.

kynnyksellä kystinen fibroosi hoitoja, jotka kohdistaa tiettyihin mutaatioita CFTR on muokannut tutkijoiden ymmärrystä siitä, miten ryhmä uskomattoman erilaisia mutaatioita luokkiin, ja on vauhdittanut kehitystä lähestymistapoja testata tehokkuutta huumeita. Se on myös inspiroiva pyrkimyksiä löytää hoitoja niille potilaille, jotka ovat jääneet jälkeen — laajentaa laivaston veneitä.,

Suunnitelmallista työtä

Kaksi vuosikymmentä sitten, vain hoitoja kystinen fibroosi käsitellään sairauden oireita, kuten fysioterapia poistaa limaa keuhkoista ja antibiootteja infektioiden hoitoon. Kystinen Fibroosi Säätiö, voittoa tavoittelematon järjestö, joka perustuu Bethesda, Maryland, halusi kannustaa kehittämään hoitoja, jotka kohdennetaan perimmäinen syy taudin., Säätiö teki sopimuksen Aurora Biotieteiden, San Diego yritys on erikoistunut high-throughput screening, etsiä yhdisteitä, jotka voivat parantaa toimintaa viallisia proteiineja tuotetaan viallinen CFTR geenit. Kun Vertex Pharmaceuticals, joka on sen pääkonttori Bostonissa, Massachusetts, osti yrityksen vuonna 2001, se piti ohjelman menossa, lisäämällä omaa asiantuntemusta molekyylien syntetisointi laajentaa hakua varten, mitä kutsutaan CFTR modulaattorit.

tämän päivän näköalapaikalta lähestymistapa näyttää ”No-brainerilta”, Van Goor sanoo., Hän kuitenkin muistaa, että tuolloin kystinen fibroosi-ohjelma tunnettiin sisäisesti nimellä ”The fantasy project”. Kukaan ei tiennyt, olisiko mahdollista löytää molekyyli, kääntää vaikutuksia erityisesti mutaatio proteiinin toiminnan, koska se ei ollut tehnyt koskaan ennen, sillä mitään tautia.

Van Goor kertoo yhtenä järjestelmällinen työ johtaa tasaista, jatkuvaa edistystä, vaikkakin ei aivan suoraviivainen polku., Ryhmä tiesi haluavansa hoidon, joka voisi pelastaa f508del CFTR: n toiminnan, koska se auttaisi suurinta kystistä fibroosia sairastavaa ihmisryhmää. Mutta F508del on monimutkainen kohde.

eri CFTR-mutaatioilla on erilaisia vaikutuksia. Jotkut estää synteesiä proteiinia lainkaan tai johtaa liian vähän proteiinia; toiset tuottaa proteiinia, joka ei koskaan tekee se sen oikea paikka solukalvon, ei toimi tehokkaasti, kun se saa siellä tai ei pysyä siellä niin kauan kuin sen pitäisi. CFTR-modulaattorilääkkeiden eri luokat kohdistuvat näihin erilaisiin ongelmiin., Lisäksi tutkijat ovat yhä ymmärtämättä, että monet mutaatiot aiheuttaa useita luokkia toimintahäiriö.

tapauksessa F508del, menetys yhden aminohapon noin kolmasosa tietä pitkin CFTR-proteiinia, mikä johtaa kahteen vikoja: tuloksena proteiini on vaikeuksia tehdä sen tapa solukalvon, ja muutamia kopioita proteiinia, jotka eivät sinne ei toimi kovin hyvin, koska osa proteiini, joka muodostaa kanavan solukalvon läpi ei avaudu ja sulkeudu kunnolla.,

Kärki joukkue tiesi, että se olisi yhdistelmä vähintään kahta lääkettä: korjaaja auttaa vakauttamaan mutantti F508del proteiinia ja paimen sen solun pinnalla, ja voimistava auttaa se toiminta, kun se saa siellä.,

tutkijat päätyivät ratkaisemaan toinen ongelma ensin: ne tunnistaa voimistava, puhuttu ivacaftor, joka auttaa kanavan CFTR proteiinin pysyä auki. Yksin molekyyli ei riittäisi palauttamaan f508del CFTR: n toimintaa. Mutta se voisi tehdä eroa ihmisille, joilla on mutaatio tunnetaan G551D, joka vaikuttaa vain avaaminen ja sulkeminen kalvo kanava.,

Vuonna 2012, YHDYSVALTAIN Elintarvike-ja Drug Administration (FDA) ja Euroopan Lääkevirasto hyväksyi ivacaftor, myydään kauppanimellä Kalydeco, ihmiset, joilla on kystinen fibroosi ja joilla on ainakin yksi kopio G551D. G551D osuus on vain hieman yli 2% kaikista kystinen fibroosi alleeleja, tai muotoja CFTR geeni. Tässä oli kuitenkin todiste siitä, että ”fantasiaprojekti” voisi tuottaa tuloksia todellisuudessa.

Sekoittamalla ja matching

Seuraavaksi joukkue kiinnittänyt huomiota korjaaja., Tutkijat tunnistivat lupaavan ehdokkaan, lumakaftorin, joka voisi toimia yhdessä ivakaftorin kanssa F508del CFTR: n toiminnan parantamiseksi. Tämä yhdistelmä hoito, nimeltään Orkambi, hyväksyttiin vuonna 2015 ihmisiä, joilla on kaksi kopiota F508del-mutaatio — noin 42% ihmisistä, joilla on kystinen fibroosi maailmanlaajuisesti. Parannettu korjaaja, tezacaftor, oli sitten yhdistettynä voimistava ivacaftor ja hyväksytty vuonna 2018 tuotemerkillä Symdeko samasta väestöstä, sekä niille, joilla on vain yksi kopio F508del plus kaikki 17 muut mutaatiot toisesta CFTR-alleeli., Lopuksi tuottaa Trikafta, Vertex joukkue lisäsi toinen korjaaja, elexacaftor, kaksi huumeita, joka koostuu Symdeko.

kaksi korjaaja vuonna Trikafta työtä eri puolilla CFTR-proteiinia, ja yhdessä niillä on synergistinen vaikutus. Yhdistelmä on niin tehokas parantamaan toimintaa F508del CFTR, että se voi hyötyä jokainen, joka harjoittaa vain yksi kopio F508del-mutaatio, riippumatta siitä, mikä mutaatio he kantavat toinen alleeli — kerroit toinen iso ryhmä ihmisiä pelastusveneeseen.

”se on erittäin lupaava., Siitä ei ole epäilystäkään”, sanoo molekyylibiologi Gergely Lukacs. Mutta Lukacs, joka tutkii CFTR-toiminto McGill University, Montreal, Kanada, varoittaa, että Trikafta on pitkän aikavälin hyödyt eivät ole vielä selvillä, ja sanoo, että aiempi kokemus viittaa siihen, että odotukset olisi pidettävä vaatimaton, kunnes enemmän reaalimaailman dataa on kertynyt. Esimerkiksi, Kalydeco osoitti dramaattinen ensimmäiset vaikutukset ihmisten kanssa G551D mutaatioita, mutta ei ole pystynyt pysäyttämään lasku keuhkojen toimintaa pitkällä aikavälillä — ehkä siksi ennestään keuhkovaurion. Jotain vastaavaa voisi tapahtua Trikaftan kanssa., ”Meidän täytyy odottaa ja katsoa”, Lukacs sanoo.

Kärki on parhaillaan kliinisissä tutkimuksissa Trikafta nuorempia osallistujia (alustava hyväksyntä vuotiaiden 12 vuotiaat ja vanhemmat), sellaisena kuin se on tehnyt sen edellisen kystinen fibroosi huumeiden. Yhtiön lopullisena tavoitteena on saada valikoiman hoitoja, jotka voidaan käynnistää vauvoilla pian diagnoosin jälkeen — ja näin ollen, se on toivottavaa, estää keuhkovaurion tarttuen, ja parantaa pitkän aikavälin tuloksia.,

yhtiö aikoo pitää sen muut kystinen fibroosi huumeiden markkinoilla, vaikka se olettaa, että useimmat potilaat lopulta siirtyä Trikafta, koska se on mahdollisesti suurempi tehokkuus. Vertex-tiimi jatkaa myös sellaisten molekyylien testaamista, joista saattaa tulevaisuudessa tulla parannettujen yhdistelmälääkkeiden komponentteja. Ivakaftorin uusi versio on vaiheen II kliinisissä tutkimuksissa, samoin mahdollinen korjausmolekyyli.

eikä Vertex ole ainoa yritys näiden huumeiden metsästyksessä., Lääkealan yritys AbbVie Chicagossa, Illinoisissa, on testattava useita potentiaattoreina ja korjaaja faasin I ja II kliinisissä tutkimuksissa. Flatley kääntyy Löytö Lab ja Proteostasis Therapeutics, sekä Boston, jokainen on voimistava ja korjaaja ihmisiin.

korjaajien lisääntyessä ymmärrys siitä, mihin osaan CFTR-proteiinia kukin korjaaja vaikuttaa, on yhä tärkeämpää, Lukacs sanoo. Tutkijat voivat suunnitella tehokkaampia yhdistelmähoitoja, hän selittää, mukaan lukien yhdisteitä, joilla on eri vaikutusmekanismit tai eri sitova sivustoja.,

Muita CFTR-modulaattori ovat myös kehityksessä: vahvistimet parantaa virtausta kloridi-ioneja läpi CFTR-kanava, ja stabilointi laajentaa proteiinia käyttöikä solukalvon. Lisäksi kehitys näiden lähestymistapoja voisi tarjota hoitoja ihmisille, joilla on jokin harvinainen kystinen fibroosi mutaatioita, jotka eivät vastaa olemassa olevia lääkkeitä — mutta harvat ehdokkaat näissä luokissa ovat tulleet kliinisissä tutkimuksissa.

lääke jokaiselle potilaalle?,

vaivaa kehittää CFTR modulaattorit, ja erityisesti halu löytää hoitoja harvinaisia mutaatioita, on siirtynyt, miten tutkijat ymmärtävät mutaatioita, jotka aiheuttavat taudin. Perinteisesti nämä mutaatiot lajitellaan kuuteen luokkaan sen perusteella, miten ne vaikuttavat proteiinin rakenteeseen ja toimintaan. Kävi kuitenkin ilmi, että kaikki saman luokan mutaatiot eivät reagoi samaan CFTR-modulaattoriin. Monimutkaistaen asioita, joskus mutaatiot eri luokissa voitaisiin kuitenkin kohdistaa samaan lääkkeeseen.,

”olemme saaneet enemmän ja enemmän tietoisia eri ominaisuuksia CFTR, mikään ei ole yksinkertaista,” sanoo Garry Leikkaus, kliininen geneetikko Johns Hopkins Yliopistossa Baltimoressa, Marylandissa. Leikkaus oli yksi monista tutkijoista, joka ehdotti luokittelussa CFTR-proteiinit ’theratypes’ järjestelmää, joka sisältää myös miten mutaatiot vastata eri CFTR modulaattorit.

ajatus theratyping oli ”helpompi tehdä näitä lääkkeitä saatavilla niin monta potilasta kuin mahdollista, varsinkin jos he kuljettavat harvinainen variantti”, Leikkaamalla sanoo. Leikkaus ohjaa CFTR2.org viittaus tietokantaan, ajaa yhdessä Johns Hopkins ja Kystinen Fibroosi Säätiö, että asiakirjat CFTR variantteja. Tietokanta perustettiin ensin auttamaan diagnosoinnissa,mutta siitä on tullut myös arkistotietoja.,

samaan aikaan, tutkijat ovat keksiä tapoja testata tehokkuutta huumeiden harvinaisia mutaatioita. Laajamittainen kliinisissä tutkimuksissa on epäkäytännöllinen näissä tapauksissa, sanoo Van Goor: ”Miten saada hyväksyntää lääkkeitä, kun on vain yksi tai kaksi ihmiset maailmassa, että erityisesti mutaatio?”Kiertää tämän ongelman, kaupalliset ja akateemiset tutkijat ovat käyttäneet solu-kulttuuri-järjestelmät kerätä tietoja alttiutta harvinaisia mutaatioita eri lääkkeitä., Perusteella in vitro-tiedot, Vertex on saanut FDA: n hyväksynnän käyttää sen huumeiden ihmisiä, joilla on useita harvinaisia mutaatioita — ensimmäinen sääntelyvirasto.

tällaiset strategiat ovat laajentaneet joidenkin Vertexin lääkkeiden ulottuvuutta. Kalydeco on hyväksytty 37 muita harvinaisia mutaatioita, jotka, kuin G551D, lähinnä vaikuttaa kanavan avaaminen ja sulkeminen. Trikaftaan oikeutettu väestö voisi laajentua samalla tavalla, Lukacs ennustaa.,

Kanavointi uusia hoitoja

Edelleen, jopa täyden valikoiman CFTR modulaattorit on todennäköisesti jättää pois yksi ryhmä ihmisiä, joilla on kystinen fibroosi: 7% tai niin, jotka tuottavat ei CFTR-proteiinia lainkaan.

jotkut mahdolliset hoidot tälle ryhmälle saattavat olla hyödyllisiä kaikille kystistä fibroosia sairastaville. Geeniterapia lupaa keinon parantaa tauti käsittelemällä perussyytä. On myös lääkkeitä, jotka joko parantavat tai estävät muiden proteiinien toimintaa CFTR: n lisäksi, jotka kuljettavat kloridi-tai natriumioneja ulos solusta., Näiden ionikanavaproteiinien suorituskyvyn parantaminen voisi auttaa kompensoimaan toiminnallisen CFTR: n puutetta.

muut lähestymistavat, joilla autetaan ihmisiä, jotka eivät tee lainkaan CFTR-proteiinia, olisivat mutaatiospesifisempiä. Monet tällaiset mutaatiot aiheuttaa mitä kutsutaan ennenaikaisen lopetuskodonin, joka olennaisesti kirjoittaa ”Loppu” keskellä geenin proteiini-ohjeistamisesta. Tämä saa ribosomin, solun proteiinitehtaan, tuottamaan typistettyä, toimimatonta proteiinia.

read-through-lääkkeet ovat yksi mahdollinen ratkaisu tähän ongelmaan., Nämä molekyylit aiheuttaa ribosomin ohittaa hairahtunut estää signaalin ja tuottaa hieman muuttunut, mutta täysi-pituus, toimiva proteiini.

antibioottilääkkeen gentamysiinin tiedetään lisäävän read-through-arvoa vaatimattomasti, mutta se on liian myrkyllistä pitkäaikaiseen käyttöön. Tutkijat etsivät turvallisempia ehdokkaita, mutta systemaattista tapaa niiden löytämiseen ei ole. ”Siellä pitäisi olla joitakin, mutta siellä ei ole paljon tapoja huijata ribosomin”, sanoo alexandre dumas Hinzpeter, joka tutkii proteiini-modulaatio hoitoja tällä biolääketieteen tutkimuslaitos INSERM Pariisissa.,

Löytää hoito ihmisille, joilla on ennenaikainen stop kodonien on todennäköisesti myös vaatia kiertää hölynpölyä-välitteisen hajoamisen, eräänlainen solujen oikoluku prosessi, joka pääsee eroon poikkeava proteiini-koodaus ohjeita, tai selostukset, ennen kuin ne edes saavuttavat ribosomin. Mutta tämä vaatii huolellista kalibrointia: tämän prosessin liika häiritseminen voi vaikuttaa haitallisesti solun yleiseen toimintaan. ”Sinun täytyy löytää tapa suojata transkriptio, että olet kohdistaminen mutta pitää loput solun normaali määrä hölynpölyä-välitteisen hajoamisen toimi,” Hinzpeter sanoo.,

moniin geneettisiin sairauksiin liittyy mutaatioita, jotka aiheuttavat ennenaikaisia stop-kodoneja. Eli teoriassa kystiseen fibroosiin kehitetty hoito voisi auttaa myös muita sairauksia sairastavia, Hinzpeter sanoo. Tämä ei kuitenkaan aina toteudu käytännössä. Luku-kautta huumeiden kutsutaan ataluren on hyväksytty hoitoon Duchennen lihasdystrofia, mutta epäonnistui kystinen fibroosi tutkimuksissa.

Nämä ongelmat tarkoita, että se saattaa viedä niin paljon aikaa, vaivaa ja investointeja löytää hoitoja viimeinen 10% ihmisistä, joilla on kystinen fibroosi kuin ensimmäisen 90%, Van Goor sanoo., Mutta, hän lisää, toistaen sekä akateemisten että lääkealan yritysten tutkijoiden päättäväisyyttä, ” emme voi jättää ketään jälkeen.”