Credit: Russell Cobb
a genetikai tüdőbetegség cisztás fibrózisának kezelésére szolgáló kezelések kifejlesztése során Fredrick biológus van Goor több száz beszélgetést folytatott a betegekkel. De emlékszik egy különösen.,
a vita a cisztás fibrózis genetikájáról szólt, egy olyan betegségről, amely akkor alakul ki, amikor egy személy örökli a cisztás fibrózis transzmembrán vezetőképesség-szabályozó (CFTR) gén két hibás példányát. Ez a gén kódolja a CFTR fehérjét, amely a sejtmembránban található, és klorid-és bikarbonát-ionokat szállít ki a sejtből. Több mint 2000 változatban a CFTR azonosítottak, több mint 350 közülük ismert, hogy elég zavart a fehérje funkciója, hogy a ravaszt a legyengítő élet-rövidülés állapotban.,
a beszélgetés középpontjában a személyre szabott orvoslás elkerülhetetlen egyenlőtlenségei álltak, amelyek rendkívül hatékonyak lehetnek azok számára, akik megfelelnek bizonyos kritériumoknak, de másokat hagynak hátra — mint ez a beteg esetében. “Úgy jellemezte, hogy egy süllyedő hajón van, amikor az összes többi mentőcsónak elhagyta” – emlékszik vissza Van Goor. “Ez a kép megragadt velem.”
Van Goor, a kaliforniai San Diego-i Vertex Pharmaceuticals cisztás fibrózis kutatásának vezetője jelentős szerepet játszott a cisztás fibrózis legnagyobb mentőcsónakjának építésében: a trikafta blokkoló kombinált gyógyszer., A gyógyszer 420 millió dollár értékesítést ért el az 2019 végén történő bevezetése utáni első 10 hetekben, ami messze meghaladja a várakozásokat.
“azt hiszem, ez nagy különbséget tett” – mondja Martina Gentzsch, az Észak-Karolinai Egyetem CFTR-jét tanulmányozó molekuláris biológus a Chapel Hill-ben. “A klinika sikere valóban igazolja, hogy ez egy teljesen kiemelkedő kezelés.”A Trikafta cisztás fibrózisban szenvedő betegek számára javasolt, akik az F508del néven ismert mutáció legalább egy példányát hordozzák., Ez a leggyakoribb cisztás fibrózis mutáció, jelenleg több mint 80% – a több mint 90 000 a cisztás fibrózis világszerte.
a cisztás fibrózis terápiák megjelenése, amelyek specifikus CFTR mutációkat céloznak meg, átalakította a tudósok megértését arról, hogyan lehet a hihetetlenül változatos mutációkat osztályokba csoportosítani, és ösztönözte a megközelítések kidolgozását a gyógyszerek hatékonyságának tesztelésére. Inspiráló erőfeszítéseket tesz azoknak a betegeknek a kezelésére is, akiket hátrahagytak — a mentőcsónakok flottájának bővítése érdekében.,
Módszertani munka
két évtizeddel ezelőtt a cisztás fibrózis egyetlen terápiája kezelte a betegség tüneteit, mint például a tüdőből nyálkahártya tisztítására szolgáló fizikai terápia, valamint a fertőzések kezelésére szolgáló antibiotikumok. A cisztás fibrózis Alapítvány, egy nonprofit szervezet, amely a Marylandi Bethesdában található, ösztönözni akarta olyan kezelések kifejlesztését, amelyek a betegség kiváltó okait célozzák meg., Az alapítvány megállapodást kötött az Aurora Biosciences-szel, egy San Diego cég, amely nagy áteresztőképességű szűrésre szakosodott, olyan vegyületek keresésére, amelyek javíthatják a hibás CFTR gének által termelt hibás fehérjék működését. Amikor a Vertex Pharmaceuticals, amelynek székhelye Bostonban, Massachusettsben található, 2001-ben megvásárolta a társaságot, folytatta a programot, hozzáadva saját szakértelmét a molekulák szintéziséhez, hogy bővítse a CFTR modulátorok néven ismert keresést.
a mai nézőpontból a megközelítés úgy néz ki, mint egy “nem-agy”, mondja Van Goor., De emlékszik arra, hogy abban az időben a cisztás fibrózis programot belsőleg “fantasy projektnek”hívták. Senki sem tudta, hogy lehetséges-e olyan molekulát találni, amely megfordíthatja egy adott mutáció hatását a fehérje működésére, mert még soha nem történt meg semmilyen betegség esetén.
Van Goor a történetet a módszertani munka egyikeként meséli el, amely folyamatos, növekményes haladást eredményez-bár nem egy teljesen egyszerű út mentén., A csapat tudta, hogy olyan kezelést szeretne, amely megmentheti az F508del CFTR funkcióját, mert ez segítené a cisztás fibrózisban szenvedő emberek legnagyobb csoportját. De az F508del bonyolult célpont.
a különböző CFTR mutációk eltérő hatással bírnak. Egyesek megakadályozzák bármely fehérje szintézisét, vagy túl kevés fehérjét eredményeznek; mások olyan fehérjét termelnek, amely soha nem teszi meg a megfelelő helyre a sejtmembránban, nem működik hatékonyan, ha odaér, vagy nem marad ott, amíg kell. A CFTR-Modulátor gyógyszerek különböző kategóriái célozzák meg ezeket a különböző problémákat., Ráadásul a tudósok egyre inkább felismerik, hogy sok mutáció a diszfunkció több kategóriáját eredményezi.
az F508del esetében az egyetlen aminosav elvesztése a CFTR fehérje mentén két hibához vezet: a kapott fehérje nehezen jut el a sejtmembránhoz, és az ott lévő fehérje néhány példánya nem működik túl jól, mert a fehérje azon része, amely a sejtmembránon keresztül csatornát képez, nem nyílik meg és nem záródik megfelelően.,
a Trikafta gyógyszer kifejlesztéséhez a Vertex tudósok több millió vegyületet vizsgáltak.Hitel: Vertex
így a Vertex csapat tudta, hogy legalább két gyógyszer kombinációjára van szüksége: korrektorra, amely segít stabilizálni a mutáns F508del fehérjét, és eljuttatja a sejt felületére, és egy potenciátorra, hogy segítsen működni, amint odaér.,
a kutatók először a második problémát oldották meg: azonosítottak egy ivakaftornak nevezett potenciátort, amely segít a CFTR fehérje csatornájának nyitva tartásában. Önmagában a molekula nem lenne elég ahhoz, hogy visszaállítsa az F508del CFTR funkcióját. De lehet, hogy a különbség az emberek egy mutáció néven G551D, amely csak befolyásolja a nyitó és záró a membrán csatorna.,
2012-Ben, az amerikai Food and Drug Administration (FDA), valamint az Európai gyógyszerügynökség által jóváhagyott ivacaftor, eladott márkanév alatt Kalydeco, akik a cisztás fibrózis, akik legalább egy példányát G551D. G551D számlák több mint 2% – a cisztás fibrózis allélek, vagy formái a CFTR gén. Még mindig, itt volt bizonyíték arra, hogy a “fantasy projekt” eredményeket hozhat a valóságban.
ezután a csapat a korrektorokra fordította figyelmét., A kutatók egy ígéretes jelöltet, a lumacaftorot azonosítottak, amely az ivacaftorral együtt működhet az F508del CFTR funkciójának javítása érdekében. Ezt az Orkambi nevű kombinációs terápiát 2015 — ben hagyták jóvá azok számára, akiknek az f508del mutáció két példánya van-a cisztás fibrózisban szenvedő emberek mintegy 42% – A világszerte. Ezután egy továbbfejlesztett korrektor, a tezacaftor kombinálódott az ivakaftor potenciátorral, amelyet 2018-ban Symdeko márkanév alatt hagytak jóvá ugyanazon populáció számára, valamint azok számára, akiknek az F508del egy példánya plusz a második CFTR allél 17 Egyéb mutációja közül bármelyik., Végül a Trikafta előállításához a Vertex csapat egy második korrektort, az elexacaftor-t adott a Symdeko-t alkotó két gyógyszerhez.
a Trikafta két korrektorja a CFTR fehérje különböző részein dolgozik, együtt szinergikus hatást fejtenek ki. A kombináció annyira hatékony az F508del CFTR funkciójának javításában, hogy bárki számára előnyös lehet, aki csak az F508del mutáció egy példányát hordozza, függetlenül attól, hogy melyik mutációt hordozzák a másik allélon — egy másik nagy embercsoportot engedve a mentőcsónakba.
” nagyon ígéretes., Ez nem kérdés ” – mondja Lukacs Gergely molekuláris biológus. De Lukács, aki vizsgálatok CFTR funkció a Montreali McGill Egyetem, Kanada, figyelmeztetések, hogy Trikafta hosszú távú előnyök még nem tiszta, azt mondja, múlt tapasztalatai azt mutatják, hogy elvárásoknak kell tartani, szerény, amíg több valós adatok halmozódtak fel. Például a Kalydeco drámai kezdeti hatásokat mutatott a G551D mutációjú embereknél, de hosszú távon nem tudta megállítani a tüdőfunkció csökkenését — talán a már meglévő tüdőkárosodás miatt. Valami hasonló fordulhat elő a Trikafta-val., “Meg kell várnunk, hogy lássuk” – mondja Lukacs.
a Vertex jelenleg klinikai vizsgálatokat végez a Trikafta-val fiatalabb résztvevőkben (a kezdeti jóváhagyás 12 éves vagy annál idősebb emberekre vonatkozik), ahogyan azt a korábbi cisztás fibrózis gyógyszereivel tette. A cég célja, hogy a diagnózis felállítása után minél hamarabb megkezdődhessen a csecsemőknél a terápia — így reményeik szerint megelőzhető a tüdőkárosodás, és javítható a hosszú távú kimenetel.,
a vállalat azt tervezi, hogy más cisztás fibrózisos gyógyszereit a piacon tartja, bár arra számít, hogy a legtöbb beteg végül Trikafta-ra vált, mert potenciálisan nagyobb hatékonysága van. A Vertex csapat folytatja a további molekulák tesztelését is, amelyek a jövőben a továbbfejlesztett kombinációs gyógyszerek összetevőivé válhatnak. Az ivakaftor új változata a II. fázisú klinikai vizsgálatokban van, csakúgy, mint egy potenciális korrektor molekula.
nem Vertex az egyetlen cég a vadászat ezeket a gyógyszereket., Az AbbVie gyógyszeripari vállalat Chicagóban (Illinois) több potenciátort és korrektort tesztel az I. és II.fázisú klinikai vizsgálatokban. A Flatley Discovery Lab és a Proteosztázis terápiák, mind Bostonban, mind potenciátorral, mind korrektorral rendelkeznek az emberi kísérletekben.
korrektorok szaporodnak, egyre fontosabbá válik annak megértése, hogy a CFTR fehérje mely része minden korrektornak, mondja Lukacs. A tudósok hatékonyabb kombinációs terápiákat tervezhetnek, magyarázza, olyan vegyületek bevonásával, amelyek különböző hatásmechanizmusokkal vagy különböző kötőhelyekkel rendelkeznek.,
Más típusú CFTR modulátor is a fejlődés: erősítők, hogy fokozza a flow-klorid ionok keresztül a CFTR csatorna, valamint stabilizátorok, hogy meghosszabbítja a fehérje élettartamát a sejtmembrán. Ezeknek a megközelítéseknek a továbbfejlesztése olyan kezeléseket nyújthat azoknak a ritka cisztás fibrózis mutációknak, amelyek nem reagálnak a meglévő gyógyszerekre — de ezekben az osztályokban kevés jelölt lépett be klinikai vizsgálatokba.
gyógyszer minden beteg számára?,
a CFTR modulátorok kifejlesztésére irányuló erőfeszítés, különösen a ritka mutációk kezelésének vágya eltolódott, hogy a tudósok megértsék a betegséget okozó mutációkat. Ezeket a mutációkat hagyományosan hat osztályba sorolják a fehérjeszerkezetre és a működésre gyakorolt hatásuk alapján. De kiderült, hogy nem minden mutáció ugyanabban az osztályban reagál ugyanarra a CFTR modulátorra. Tovább bonyolítja a dolgokat, néha a különböző osztályokban lévő mutációkat mindazonáltal ugyanaz a gyógyszer célozhatja meg.,
“ahogy egyre jobban megismertük a CFTR különböző tulajdonságait, semmi sem egyszerű” – mondja Garry Cutting, a marylandi Baltimore-i Johns Hopkins Egyetem klinikai genetikusa. Vágás volt néhány tudós, aki javasolt minősítése CFTR fehérje, mint a ‘theratypes’, egy rendszer, ami azt is magában foglalja, hogy milyen mutációk reagál a különböző CFTR modulátor.
a sejtek tesztelése önmagában a gyógyszer jóváhagyásához vezetett.,Hitel: Martina Gentzsch
a theratyping ötlete az volt, hogy” megkönnyítsük ezeknek a gyógyszereknek a lehető legtöbb beteg számára történő elérhetővé tételét, különösen, ha ritka változatot hordoznak ” – mondja vágás. Vágási irányok CFTR2.org, a Johns Hopkins és a cisztás fibrózis Alapítvány közös adatbázisa, amely CFTR variánsokat dokumentál. Az adatbázist először a diagnózis segítésére hozták létre, de az információk tárolójává is vált.,
ugyanakkor a kutatók olyan módszereket találtak ki, amelyek a ritka mutációk gyógyszereinek hatékonyságát tesztelik. Ezekben az esetekben a nagyszabású klinikai vizsgálatok nem kivitelezhetők, mondja Van Goor: “hogyan kap jóváhagyást a gyógyszerekre, ha csak egy vagy két ember van a világon ezzel a mutációval?”Ahhoz, hogy ezt a problémát megkerüljék, a kereskedelmi és tudományos kutatók sejtkultúra-rendszereket használtak arra, hogy adatokat gyűjtsenek a ritka mutációk különböző gyógyszerekre való érzékenységéről., In vitro adatok alapján a Vertex biztosította az FDA jóváhagyását gyógyszereinek több ritka mutációval rendelkező embereknél történő felhasználására — ez az első a szabályozó ügynökség számára.
Az ilyen stratégiák kibővítették Vertex néhány gyógyszerének elérhetőségét. A Kalydeco-t további 37 ritka mutációra hagyták jóvá, amelyek, mint például a G551D, elsősorban a csatorna nyitását és zárását befolyásolják. A Trikafta-ra jogosult népesség hasonló módon bővülhet-jósolja Lukacs.,
új kezelések csatornázása
mégis, még a CFTR modulátorok teljes csomagja valószínűleg kihagyja a cisztás fibrózisban szenvedő emberek egy csoportját: a 7% – ot, akik egyáltalán nem termelnek CFTR fehérjét.
néhány lehetséges kezelés ebben a csoportban mindenki számára hasznos lehet cisztás fibrózisban. A génterápia utat ígér a betegség gyógyítására a kiváltó ok kezelésével. Vannak olyan gyógyszerek is, amelyek fokozzák vagy gátolják más fehérjék működését, a CFTR mellett, amelyek kloridot vagy nátriumionokat szállítanak a sejtből., Ezen ioncsatornás fehérjék teljesítményének javítása segíthet a funkcionális CFTR hiányának kompenzálásában.
más megközelítések, amelyek segítenek azoknak, akik egyáltalán nem termelnek CFTR fehérjét, mutáció-specifikusabbak lennének. Sok ilyen mutáció az úgynevezett korai stop kodonhoz vezet, amely lényegében a gén fehérjetermelő utasításainak közepén írja a “végét”. Ez okozza a riboszómát, a sejt fehérje gyárát, hogy csonka, nem funkcionális fehérjét termeljen.
az átolvasott gyógyszerek az egyik lehetséges megoldás erre a problémára., Ezek a molekulák arra indítják a riboszómát, hogy átugorja a zavaró stop jelet, és enyhén megváltozott, de teljes hosszúságú, funkcionális fehérjét termel.
a gentamicin antibiotikum gyógyszerről ismert, hogy szerényen növeli az átolvasást, de túl mérgező a hosszú távú alkalmazáshoz. A tudósok biztonságosabb jelölteket keresnek, de nincs szisztematikus módja annak, hogy megtalálják őket. “Van néhány, de nincs sok módja annak, hogy becsapják a riboszómát”-mondja Alexandre Hinzpeter, aki fehérjemodulációs terápiákat tanulmányoz a párizsi INSERM orvosbiológiai kutatóügynökségnél.,
Találni a kezelést, hogy az emberek a korai stop kodon alapján az is valószínű, hogy szükség kijátszó nonszensz-mediált bomlás, egy olyan mobil lektorálás folyamat, hogy megszabadul a kóros fehérje kódoló utasításokat, vagy átiratok, mielőtt elérik a riboszóma. De ez gondos kalibrálást igényel: a folyamat túl sok megzavarása súlyos hatással lehet a sejt általános működésére. “Meg kell találnod valamilyen módon, hogy megvédd az átiratot, amelyet célzol, de tartsd a sejt többi részét normál mennyiségű nonszensz-közvetített bomlással” – mondja Hinzpeter.,
sok genetikai betegség olyan mutációkkal jár, amelyek korai stop kodonokat vezetnek be. Tehát elméletileg a cisztás fibrózisra kifejlesztett terápia más körülmények között is segíthet az embereknek-mondja Hinzpeter. Ez azonban nem mindig működik a gyakorlatban. A Duchenne izomdisztrófia kezelésére jóváhagyták az ataluren nevű átolvasható gyógyszert, de cisztás fibrózisos vizsgálatokban kudarcot vallottak.
Ezek a problémák azt jelentik, hogy a cisztás fibrózisban szenvedő emberek utolsó 10% – ánál annyi időt, erőfeszítést és befektetést kell igénybe venni, mint az első 90% – nál-mondja Van Goor., De hozzáteszi, visszhangozva mind az akadémiai, mind a gyógyszeripari vállalatok tudósainak elhatározását: “nem hagyhatunk senkit hátra.”