Потенційна терапія алкаптонурії - історія співпраці науки, клініки та пацієнтів

Анотація:

Протягом останніх 10 років ми спостерігали підвищений інтерес до алкаптонурії (AKU, OMIM, № 203500), рідкісної хвороби, яка має першість у Словаччині. Хоча загальна захворюваність на АКУ становить від 1: 250 000 до 1: 500 000, у Словаччині хвороба набагато частіше - 1: 19 000 (1). У січні 2019 року закінчилась клінічна частина проекту DevelopAKUre (FP7 EU), який включав клінічне випробування SONIA 2 для перевірки ефективності та безпеки нітизинону при лікуванні цього захворювання. Дослідження проводилось під керівництвом дослідників Королівської університетської лікарні в Ліверпулі (RLUH) та Британського товариства з алкаптонурії (Товариства АКУ). Однак 2 робочі місця зі Словаччини, а також багато словацьких пацієнтів брали активну участь у міжнародному консорціумі, саме тому ми хочемо наблизити історію АКУ до читачів Newslab. Результати дослідження SONIA 2 ще не опубліковані, але виробник лікарського засобу SOBI (шведський сирота BIovitrum) вже повідомив про намір подати заявку до Європейського агентства з лікарських засобів (EMA) щодо отримання дозволу на використання препарату для акумулятор. Це дає багатьом пацієнтам надію, що АКУ, мабуть, буде одним із захворювань, для якого у нас буде можлива терапія в 2020 році. В даний час цей лікарський засіб застосовується поза затвердженим показанням (не зазначеним на етикетці) у кількох країнах.

потенційна

Ключові слова: алкаптонурія, ген HGD, порушення обміну речовин, лікування рідкісних захворювань, нітизинон

* Усі таблиці, графіки та малюнки, які є частиною статті, можна знайти у вкладеному PDF-файлі в кінці дослідження.

З історії досліджень АКУ

АКУ - це хвороба, термін `` вроджений метаболічний розлад '' вперше згадується на початку минулого століття з менделівським аутосомно-рецесивним успадкуванням (2). Специфічний метаболічний блок у АКУ був описаний через 50 років як дефіцит гомогендизат-1,2-діоксигенази (HGD), ферменту, відповідального за розщеплення гомогенної кислоти (HGA) в метаболізмі фенілаланіну та тирозину (3). Протягом наступних 40 років було уточнено генетичну основу захворювання у людей, а ген, що кодує цей фермент, був нанесений на хромосому 3q13.33 (4.5) завдяки аналізу зв'язування в сім'ях словацьких пацієнтів. Незабаром після цього була описана структура гена та виявлені перші мутації в сім'ях пацієнтів (6). Ген HGD складається з 14 екзонів та всесвітньої бази даних мутацій HGD (http://hgddatabase.cvtisr.sk), яку ми створили та якою керуємо, в даний час реєструє 212 різних варіантів цього гена, виявлених приблизно у 530 пацієнтів з усього світу (7, 8).

Важливим моментом в історії досліджень АКУ було створення Товариства АКУ (2003, www.akusociety.org), першої у світі організації пацієнтів АКУ. З самого початку його метою було надати підтримку та інформацію пацієнтам та їхнім родинам, а також дати можливість пацієнтам AKU зустрічатися та знайомитись як у Великобританії, так і на міжнародному рівні, щоб уникнути соціальної ізоляції пацієнтів із рідко страждають рідкісні захворювання. На народження цієї організації був д-р. Лакшмінараян Ранганат з Ліверпуля та пацієнт Роберт Грегорі, до якого незабаром приєднався доктор Ніколас Сіро, батько двох дітей з АКУ. Їх багаторічна праця, невтомні кампанії, фінансування дослідницьких проектів та побудова партнерських відносин також призвели до створення консорціуму DevelopAKUre та серії великих міжнародних клінічних випробувань SONIA 1, SONIA 2 та SOFIA в Європі (2012-2019), які ми обговоримо пізніше.

У 2013 році вони також заснували перший у Ліверпулі Національний центр АКУ імені Роберта Грегорі (NAC) (базується в Королівській університетській лікарні), названий на честь співзасновника Товариства АКУ. З тих пір НАК проводив обстеження та лікування людей з АКУ, які проживають в Англії та Шотландії. Згодом у кількох країнах, включаючи Словаччину, було створено кілька компаній-партнерів АКУ (Клуб чорних кісток - Словаччина, AIMAKU - Італія, DSAKU - Німеччина, ALCAP - Франція, Товариство АКУ Нідерланди, Товариство АКУ Азіатсько-Тихоокеанського регіону, АКУ Товариство Північної Америки, Йорданське товариство AKU, Бразильське товариство AKU та Товариство AKU Індія). Ці компанії відіграють ключову роль у пошуку та утриманні пацієнтів, які бажають брати участь у біомедичних дослідженнях, включаючи клінічні випробування, що особливо складно для рідкісних захворювань.

АКУ у Словаччині

Дослідження АКУ у Словаччині мають давню традицію завдяки більшій захворюваності на цю хворобу в нашій країні. Перший випадок АКУ у Словаччині описав проф. Сіньяй у 1944 р. Та в 1951 р. Проф. Нойвірт виявив велику групу пацієнтів у Кісуці, яка потім була клінічно вивчена у колег проф. Сіняй та проф. Міський. На основі їх роботи у 1956 р. Була опублікована велика монографія "Алкаптонурія та охроноз" (9), яка є першим у світі великим комплексом пацієнтів з алкаптонурією та охронозом.

Пізніше (після 1968 р.) Їх вивчав інший важливий словацький педіатр, засновник словацької медичної генетики, професор Штефан Сршень разом із дружиною доцентом Сршовою та іншими співробітниками з Медичного факультету Єсенія в Університеті Коменського. Вони обстежили 610 000 жителів Словаччини і до 1996 року зареєстрували 204 пацієнтів з алкаптонурією, з них 106 дітей віком до 15 років, що є найбільшою групою дитячих пацієнтів у світі (10). Вони також пройшли обстеження у групі з 509 192 новонароджених, на основі яких вони оцінили захворюваність АКУ у Словаччині на 1: 19 000 (1). У співпраці з лабораторією в Мюнстері (Німеччина) вони також провели перші генетичні дослідження у словацьких пацієнтів (11).

За оцінками, в даний час у Словаччині повинно бути близько 270 пацієнтів з АКУ та близько 72 450 здорових носіїв. В даний час місцеві ревматологи мають справу з пацієнтами АКУ, але головним чином NÚRCH в П'єштянах, який є неформальним центром догляду за хворими АКУ в нашій країні.

Ми маємо справу з генетикою АКУ в Лабораторії генетики людини ÚKTV, BMC SAS (раніше IMFG SAS) з 1998 р. У співпраці з Dr. Бошак, а згодом проф. Ми провели складний генетичний аналіз у сім'ях з Ровенських з NÚRCH в П'єштянах, які показали, що в Словаччині ми маємо до 14 різних варіантів HGD, що викликають цю рідкісну хворобу. (малюнок 1). Цей результат свідчить про те, що збільшення частоти АКУ в нашій країні не можна пояснити лише класичним ефектом засновника, як передбачалося на основі виявлення підвищеної частоти захворювання, особливо в зоні колишніх генетичних ізолятів у Кісуці (12-14).

Аналіз гаплотипів, пов'язаних з індивідуальними мутаціями в сім'ях, свідчить про те, що частина мутацій була імпортована до Словаччини під час кількох міграцій європейського населення, що поширилося на Західну Європу, тоді як другу групу складають мутації, які насправді походять з нашої країни (12). .

Можливо, випадково збільшилось число мутацій у Словаччині, тоді як подальша генетична ізоляція та генетичний дрейф сприяли їх збереженню та поширенню. Активний спосіб пошуку пацієнтів, який має давні традиції в нашій країні, також сприяв виявленню більшої кількості пацієнтів з АКУ у Словаччині.

Протягом багатьох років лабораторія генетики людини BMC SAS стала міжнародним центром генетичного аналізу пацієнтів з АКУ. У 2010 році ми створили та керуємо вже згаданою світовою базою даних про мутації HGD ​​(http: // hgddatabase.cvtisr.sk) (7.8). Ця база даних містить варіанти, виявлені в нашій лабораторії, але також опубліковані у світовій професійній літературі. База даних також містить результати аналізу очікуваного впливу окремих мутацій гена missense на структуру та функцію білка HGD, а також окремих гаплотипів, пов'язаних з мутаціями HGD у Словаччині та інших країнах.

Клінічні ознаки захворювання та механізм охронозу

В результаті метаболічного блоку в АКУ з народження накопичується гомогентизова кислота (HGA), яка частково виводиться із сечею. Оскільки HGA окислюється до коричнево-чорного пігменту, першим симптомом зазвичай виявляється потемніння сечі на повітрі (однорідність).

З роками недекларована HGA поступово накопичується в тілах пацієнтів, особливо в сполучній тканині. Пізніше це призводить до серйозних мультисистемних пошкоджень, які починають проявлятися у віці від 20 до 30 років. Охроноз - темне забарвлення сполучних тканин, особливо хрящової тканини, проявляється на вушних раковинах, меншою мірою на шкірі та білках очей. Накопичення охронотичного пігменту в хрящі поступово призводить до хворобливої ​​дегенеративної охронотичної артропатії, пошкоджуючи переважно хребет, поперековий, плечовий та колінний суглоби. Серйозним ускладненням є кальцинація аортального та мітрального клапанів. Камені в нирках і передміхуровій залозі є загальним явищем.

Початкова пігментація спостерігається в окремих хондроцитах кальцифікованого хряща та в оточуючому їх матриксі (15). Це призводить до застигання хряща і зміни розподілу навантаження. Згодом охроноз поширюється в бік гіалінового хряща. Пігментований хрящ утворює тверду оболонку, яка розбивається, впливаючи на підлягає трабекулярну кістку. Охронотичний хрящ не в змозі забезпечити необхідний захист кістки від нормальних механічних навантажень і починається її агресивна резорбція. Фрагменти хряща присутні як у кістковому мозку, так і в синовіальній тканині (15). Таким чином, охроноз викликає болюче руйнування великих суглобів, що несуть вагу, і зрощення хребців. Весь процес супроводжується хронічним легким запаленням та амілоїдозом (16). Прогресуюча шкода призводить до втрати працездатності.

Огляд клінічних симптомів при АКУ узагальнений у роботі (17,18), включаючи опис методу визначення АКУССІ (індекс оцінки тяжкості алкаптонурії), що використовується для оцінки тяжкості та прогресування симптомів АКУ.

Нова надія на акумуляторну терапію

На сьогодні причинно-наслідкове лікування АКУ недоступне. Дотепер можливості лікування АКУ були обмеженими і були зосереджені лише на полегшенні симптомів. Основна мета - контроль болю, фізіотерапія та реабілітація, а при необхідності і заміщення пошкоджених суглобів.

З метою зниження рівня HGA та його окислення до охронотичного пігменту в минулому рекомендувалося використання різних комбінацій антиоксидантів, але даних, що підтверджують ефективність цих процедур, бракує. І навпаки, аскорбінова кислота є кофактором 4-гідроксифенілпіруват-діоксигенази і, отже, може сприяти збільшенню продукції HGA. Пацієнтам також рекомендується дієта з низьким вмістом білка, але тривале дотримання проблем є проблематичним.

Нітизинон - це надія для пацієнтів АКУ. Цей препарат є інгібітором ферменту р-гідроксифенілпіруват діоксигенази, який відповідає за перетворення гідроксифенілпірувату в HGA. Спочатку призначений для лікування спадкової тирозинемії типу 1 (Orfadin®, розроблений SOBI). Вже в 2011 році результати клінічного дослідження, проведеного Національним інститутом охорони здоров'я (США), показали, що нітизинон знижує рівень HGA в сечі до 95% (19). Однак дослідження не продемонструвало клінічної ефективності нітизинону, оскільки не було підтверджено покращення рухливості стегна у пацієнтів з АКУ, що було основною кінцевою точкою дослідження (19). Завдяки діяльності компанії AKU з Англії, яка ініціювала нову хвилю інтересу до цієї рідкісної хвороби, у 2012 році був сформований згаданий консорціум DevelopAKUre, який за підтримки проекту FP7 Європейської комісії розпочав нове дослідження з тестування нітизинону на АКУ. NÚRCH у П'єшцянах, RLUH у Ліверпулі та лікарня Necker у Парижі мали 3 центри клінічних випробувань, в яких послідовно проводились 3 дослідження - SONIA 1, SONIA 2 та SOFIA (http: // www.developakure.eu/). У проекті також брав участь Департамент генетики людини ÚKTV, BMC SAS, який відповідав за аналіз мутації у всіх пацієнтів, які брали участь у дослідженнях.

Перше дослідження проекту, SONIA 1, було проведено в Ліверпулі та П'єштянах. Це було коротке дослідження, яке тривало 4 тижні, і визначило, що доза 8 мг нітизинону на день була найбільш ефективною для зниження рівня HGA у сечі у пацієнтів (20).

138 пацієнтів вже були залучені до довгострокового дослідження SONIA 2, щоб продемонструвати, що нітизинон ефективний та безпечний для використання у пацієнтів з АКУ. Контрольна група порівняла 69 пацієнтів, які не отримували лікування, із 69 пацієнтами, які приймали 10 мг нітизинону щодня протягом 4 років. Пацієнти з обох груп регулярно відвідували центри клінічних випробувань і мали кілька моніторингових параметрів, які порівнювали в кінці дослідження. Остаточні результати цього дослідження, клінічна частина якого закінчилася в січні 2019 року, ще не опубліковані, проте виробник ліків SOBI вже повідомив про свій намір звернутися до Європейського агентства з лікарських засобів (EMA) щодо отримання дозволу на використання препарату. ліки для АКУ.

Досвід використання нітизинону на сьогоднішній день, як у дослідженні SONIA 2, так і у випадку позалікарняного лікування, показує, що необхідний мультидисциплінарний підхід до ведення пацієнтів з АКУ. На додаток до природної ролі ревматолога та клінічного генетика, комплексний підхід повинен доповнюватися якісними порадами щодо харчування. Через можливу появу кератопатії під час лікування нітизиноном як основної та очікуваної побічної реакції, буде потрібно регулярний біохімічний моніторинг рівня тирозину в сироватці крові та моніторинг офтальмологами. Початок кератопатії пов’язаний із підвищенням рівня тирозину під час лікування нітизиноном, проте точний механізм не зовсім зрозумілий. Тому з точки зору клінічних досліджень необхідно буде зосередитись на пошуку біомаркерів кератопатії.

Відкрите поперечне дослідження SOFIA, в якому брали участь 32 пацієнти з АКУ та 30 контрольних груп, було проведено лише у Ліверпулі. Метою дослідження було з'ясувати, у якому віці починається пошкодження АКУ як з точки зору клінічно проявлених, так і субклінічних проявів захворювання (21). Первинним результатом було спостереження за наявністю охронозу в біопсії вуха. Вторинні результати включали аналіз фотографій очей та вух, концентрації HGA у сироватці та сечі, а також маркери пошкодження тканин/запалення/окислення, МРТ, тест ходи, якість життя та індекс тяжкості алкаптонурії (qAKUSSI). Охроноз при біопсії вуха вже був у 20-річного пацієнта, що припускає, що субклінічні прояви спостерігаються до цього віку.

В даний час триває підготовка до дитячого клінічного випробування. Інформація цих досліджень буде важливою для вирішення питання, у якому віці починати лікування, щоб запобігти розвитку симптомів.

Тварина модель АКУ

Важливу роль у дослідженнях АКУ зіграло створення експериментальної моделі організму - мишей АКУ. Застосовується для вивчення патофізіології АКУ, а також ефекту потенційного лікування. У 2014 році була опублікована нова модель миші AKU (22), в якій лінійно зростаючий охроноз можна спостерігати з початку життя, тоді як середні рівні життя HGA у плазмі залишаються відносно постійними. Цікаво, що у цих мишей не спостерігалось жодної кінцевої/термінальної стадії кальцифікованого та гіалінового пігментаційного хряща, характерного для АКУ у людей, що свідчить про те, що охроноз у мишей представляє ранні стадії в суглобах людини з АКУ. Прижиттєве введення нітизинону цим мишам AKU призвело до зниження рівня HGA у плазмі крові на 88% та повної блокади пігментації хондроцитів, підтверджуючи, що якщо нітизинон вводити достроково, він може зупинити хід охронозу (22,23).

Варіабельність тяжкості захворювання

Варіабельність тяжкості захворювання спостерігалася у пацієнтів з АКУ. Ще в 2000 році Родрігес та співавт. (24) спостерігали різну залишкову активність ферменту HGD, що несе різні мутаційні помилки, що ми згодом підтвердили у своїй роботі (8). Передбачалося, що різна залишкова активність також визначає різницю в тяжкості захворювання. Таким чином, у дослідженні SONIA 2 ми проаналізували кореляцію між генотипом та фенотипом, зокрема у пацієнтів з мутацією G161R, у яких зберігається лише 1% активності ферменту, порівняно з групою, що несе мутації M368V та A122V, яка у свою чергу, мали близько 30% активності дикого типу (8). Хоча різниця в рівнях екскретованого з сечею HGA через 24 години спостерігалася між двома групами, ця різниця не призвела до значних відмінностей у спостережуваних клінічних параметрах (8).

Це означає, що АКУ не підтвердила прямий вплив типу мутації гена HGD на мінливість фенотипу захворювання. Оскільки спостерігається як висока внутрішньо-, так і міжособистісна мінливість рівнів HGA в сечі, ми припускаємо, що це залежить головним чином від загального споживання білка (тобто тирозину) та від функції нирок (25).

Однак ми не виключаємо, що інші фактори - генетичні чи біомеханічні - можуть також сприяти. Надалі необхідно буде зосередитись на виявленні цих потенційних факторів шляхом аналізу пар братів чи сестер, для яких спостерігаються відмінності у фенотипі. У той же час необхідно буде визначити фактори, що сприяють розвитку кератопатії під час лікування нітизиноном, та розробити комплексний протокол ведення пацієнтів з АКУ.

ЛІТЕРАТУРА