Oligonukleotidová terapie v kardiologii a neurologii
Další přednáška z cyklu o nových léčebných principech a terapiích garantovaná ČLS JEP ve spolupráci s Asociací inovativního farmaceutického průmyslu (AIFP) zazněla v rámci projektu Terapie budoucnosti 9. ledna 2023. Zaměřila se nejen na vysvětlení fungování principu oligonukleotidové terapie, ale i na první praktické zkušenosti s jejím používáním u nás.
Terapeutické oligonukleotidy jsou části ribonukleových kyselin, které lze rozdělit na dvě skupiny:
- ASOs (antisense oligonucleotides) – krátké jednovláknové oligonukleotidy vážící se na komplementární RNA, kterou blokují,
- siRNAs (small interfering RNAs) – malé interferující RNA (krátké, v průměru 21 bází), které vyvolávají degradaci komplementární RNA endonukleotidovým štěpením.
Jak vysvětlil MUDr. Aleš Kmínek, pro oligonukleotidy je typické, že sdílejí vlastnosti velkých i malých molekul. Mají tudíž vyšší molekulární hmotnost a výbornou specificitu vůči cíli, což je typické pro velké molekuly, a zároveň možnost výroby chemickou syntézou, relativně jednoduchou chemickou strukturu a možnost chemické úpravy ke zlepšení vlastností, což je charakteristickým rysem malých molekul.
Historie oligonukleotidů se datuje od roku 1978, kdy byl autorem první publikace léčebného využití oligonukleotidů vědec a profesor na Harvard Medical School s českými kořeny Paul Charles Zamecnik. V roce 1998 byl schválen první oligonukleotid fomiversen. Prvním velmi úspěšným oligonukleotidem se stal nusinersen schválený v USA v roce 2016 a v EU o rok později. Následně bylo v EU schváleno šest dalších přípravků a dva jsou již používány v ČR.
„Důležité a zajímavé je, že vývoj není soustředěn jen na vzácná onemocnění, ale je slibný i u nemocí, které jsou poměrně časté. Cílem úpravy oligonukleotidů je zvýšit sílu vazby na komplementární úsek RNA, zvýšit rezistenci vůči degradaci nukleázami, zlepšit farmakokinetické vlastnosti, snížit protizánětlivé vlastnosti a optimalizovat farmakologickou odpověď na vazbu na RNA,“ vysvětlil MUDr. Kmínek s tím, že jejich výroba je zároveň daleko jednodušší, než je tomu u biologických léků.
Mechanismus účinku se u jednotlivých přípravků liší, v zásadě jde o dva způsoby: occupancy‑mediated degradation a occupancy only mechanism, kde dochází k downregulaci nebo upregulaci. Dva v Česku používané přípravky mají zástupce v každé skupině, ve skupině ASO je to nusinersen pro léčbu SMA (spinální muskulární atrofie) a ve skupině siRNA se jedná o inklisiran určený k léčbě hypercholesterolémie.
Důležité je, aby se oligonukleotidy dostaly k cíli, pro což jsou používány tři možné cesty:
- nahé oligonukleotidy (pouze u ASO),
- lipidové nanočástice,
- sacharidové polymerové konjugáty.
Cesty podávání oligonukleotidů jsou různé. V případě ASO jde o intravenózní, subkutánní podání, intratekální podání, intra‑vitrum, inhalační aerosol a enema, u siRNA jde o intravenózní a subkutánní aplikaci. Cesty podání mají přitom vliv jak na účinnost, tak na možné nežádoucí účinky (NÚ).
Obě skupiny oligonukleotidů se liší i z farmakokinetického hlediska. Zatímco ASO se poměrně rychle usazují ve tkáních (játra, ledviny, lymfatické uzliny, tukové buňky, kostní dřeň), neprocházejí hematoencefalickou bariérou a po rozpadu se vylučují glomerulární filtrací, siRNA se usazují v hepatocytech.
„V případě SMA dochází k poruše genu SMN1, a tudíž se netvoří protein SMN. Existuje však back up gen SMN2, který ale nevytváří plnohodnotný protein SMN. Nusinersen pomáhá k upregulaci genu SMN2, díky čemuž se vytváří plnohodnotný protein, který u zdravého člověka vytváří SMN1. Nusinersen tedy zvyšuje přítomnost proteinu SMN v alfa‑motoneuronech. Lék se podává intratekálně (IT), což výrazně snižuje možnost potenciálních NÚ. Aplikuje se ve čtyřech nasycovacích dávkách (den 0, 14, 28 a 63), poté jednou za čtyři měsíce,“ vysvětlil MUDr. Kmínek.
Jinak je tomu u inklisiranu, který vzhledem k tomu, že se váže na mRNA kódující protein PCSK9, zabraňuje jeho tvorbě, čímž zvyšuje vychytávání cirkulujícího LDL cholesterolu (LDL‑C) v játrech. To následně vede ke snížení koncentrace LDL‑C v krvi. V první fázi umožňuje konjugace s GaINAc (triantenární acetylgalaktosamin) dodání inklisiranu do hepatocytů, ve druhé fázi je mRNA kódující PCSK9 rozštěpena a degradována, a tím dochází k blokaci syntézy proteinu PCSK9 a zvyšování vychytávání LDL‑C v játrech. Inklisiran je podáván ve formě subkutánních injekcí, kdy se aplikuje po počáteční dávce za další tři měsíce a následně každého půl roku.
K rizikům oligonukleotidů (nejsou častá) patří imunitní reakce, trombocytopenie, zánětlivá reakce, hepatotoxicita, případně postižení ledvin a rizika související s cestou podání. Důležité podle MUDr. Kmínka je, že oligonukleotidy nejsou genetický materiál.
Další vývoj oligonukleotidů se do budoucna očekává v oblasti:
- nemocí CNS: amyotrofická laterální skleróza, Huntingtonova nemoc, Parkinsonova nemoc, Alzheimerova nemoc,
- svalových onemocnění: Duchenneova muskulární dystrofie,
- kardiovaskulárních (KV) a metabolických onemocnění: dyslipidémie, diabetes, obezita, hypertenze, tromboembolická nemoc, NASH (nealkoholická steatohepatitida),
- očních onemocnění: retinitis, pigmentóza, glaukom,
- nádorových onemocnění: lymfomy, karcinom prostaty,
- plicních onemocnění: cystická fibróza.
Oligonukleotidová terapie v kardiologii
O první klinické zkušenosti a perspektivu zejména v oblasti preventivní kardiologie se podělil prof. MUDr. Michal Vrablík, Ph.D., ze III. interní kliniky 1. LF UK a VFN Praha. „Pokud jde o snižování kardiovaskulárního rizika, zaměřili jsme pozornost na problematiku aterogenních lipoproteinů, především třídy LDL, a dnes již máme k dispozici řadu modalit, které dokáží koncentraci LDL‑C snížit až o téměř 90 procent ve srovnání se vstupními hodnotami. A pátráme‑li po zbytkovém reziduálním KV riziku, které zůstává i u těch, kteří mají LDL‑C pod kontrolou, jsou to právě další lipoproteinové částice, které skýtají možnost, jak toto reziduální riziko snížit. Máme také velmi ambiciózní léčebné cíle, kterých bylo ještě donedávna velmi obtížné dosáhnout, zejména u osob v kategorii velmi vysokého či extrémního cévního rizika,“ popisuje prof. Vrablík. Dnes již tyto možnosti jsou, a to zejména díky používání cílené terapie v podobě monoklonálních protilátek cílících na protein PCSK9, tedy zcela zásadní enzym pro životnost LDL receptorů. Právě inhibicí PCSK9 lze dosáhnout významného prodloužení životnosti a funkčnosti LDL receptorů.
Zkušenosti s používáním protilátek proti PCSK9 mají lékaři již přes deset let a první dokumentovaná osmiletá data potvrzují nejen rapidní LDL‑C snižující účinek, ale i neustále se rozvírající nůžky KV benefitu hodnoceného např. ve studii FOURIER po dobu osmi let u více než 6 000 nemocných, kteří i po osmiletém sledování mají stále markantní snížení svého relativního KV rizika.
Očekávání směřují i do oblasti RNA terapií, které využívají nejrůznější principy RNA oligonukleotidových sekvencí používaných k modifikaci genové exprese. „Lze využívat velmi cílených strategií, které mohou ovlivňovat metabolismus nejrůznějších v KV oblasti důležitých proteinů, enzymů, přenašečových systémů atd. Již delší dobu je znám princip použití ASO, tedy jednovláknových řetězců RNA. Nově v kardiologii máme první klinicky využitelný dvoušroubovicový fragment tlumící RNA sekvence (tzv. sirany), ale je i řada dalších nekódujících fragmentů RNA od mikroRNA až po dlouhé nekódující sekvence oligonukleotidů s regulační schopností, které mohou různým způsobem modifikovat genovou expresi vybraných cílových proteinů,“ říká prof. Vrablík.
Jedním z prvních oligonukleotidů ze třídy ASO v kardiologii je volanesorsen, u něhož byl sledován efekt na změnu triglyceridémie (u 66 pacientů s FCH, léčba 53 týdnů) a bylo potvrzeno snížení triglyceridů až o 80 procent u jinak neovlivnitelných nemocných. Vysokou účinnost oligonukleotidů, pokud jde o ovlivnění triglyceridémie, zaznamenala i další klinická studie s olezarsenem (114 pacientů s TG 2,5–3,7 mmol/l).
Novou kapitolu v oblasti KV prevence i léčby otevírají cílené terapie, které modifikují expresi genu pro apolipoprotein a, a tím pádem koncentrace lipoproteinu (a), konkrétně jde o přípravek pelacarsen (ASO), který dokáže v injekcích podávaných subkutánně snížit koncentraci lipoproteinu (a) až o 90 procent. Z druhé skupiny přípravků (siRNA) zmiňme olpasiran, který je unikátní svým velmi dlouhým biologickým poločasem působení odehrávajícím se intracelulárně v cytoplazmě buňky zaručujícím dlouhodobé působení terapie. První účinnostní data olpasiranu ukazují obrovskou konzistenci efektu v dávkách zvažovaných pro klinickou praxi, kde dochází ke klinickému efektu u 95procent léčených pacientů.
První praktické zkušenosti s používáním oligonukleotidů již kardiologové mají s inklisiranem, který je prvním tlumícím siRNA cílícím na PCSK9. „Rozšiřuje naše spektrum farmakoterapeutických možností o inhibici aktivity tohoto proteinu, přičemž tentokrát můžeme zasahovat přímo v místě jeho syntézy, tedy neblokujeme aktivitu již hotové bílkoviny, ale interferujeme s její vlastní produkcí,“ vysvětluje prof. Vrablík s tím, že subkutánně podávaný lék je distribuován oběhovým systémem do hepatocytu, kde je cíleně vychytáván. Jeho efekt přetrvává nikoli v řádu týdnů, ale v řádu měsíců, zatímco distribuce farmaka v organismu je velice rychlá a lék je eliminován cíleně, v podstatě bez výrazné systémové expozice.
Při aplikaci inklisiranu dochází k prodloužení životnosti LDL receptorů, které jsou schopny vychytat násobně vyšší množství LDL částic, což je hlavní princip hypocholesterolizujícího efektu inklisiranu. Důležitý a charakteristický pro všechny interferující tlumící RNA terapie je nesmírně dlouhý poločas účinku, kdy stačí terapie podávat v intervalu několika měsíců (284 mg inklisiranu 1× za 6 měsíců). Efekt je přitom měřitelný na úrovni 50% poklesu LDL‑C nad rámec toho, co je dosažitelné ostatními terapiemi.
O inklisiranu je k dispozici řada důkazů z klinických studií fáze III (studie ORION), nicméně na dlouhodobá data se ještě čeká. Je zde ale již řada klinických údajů, např. data z extenze studie ORION 3 (téměř 4 roky sledování), která ukazují dosažení stabilního snížení LDL‑C, a to průměrně o 45 procent oproti vstupním hodnotám. Pokud jde o NÚ, zatím se zdá, že nejčastějším je vyšší incidence nazofaryngitid, které jsou nezávažné a zpravidla nevedou k přerušení léčby. Dále se může jednat o lokální reakce v místě vpichu.
Zatím není dostatek důkazů o vlivu podávání inklisiranu na riziko infarktu myokardu a dalších aterotrombotických cévních příhod, avšak byly již prezentovány první výsledky bezpečnostních sledování v probíhajících klinických studiích (ORION 9–11), které naznačují za dobu sledování téměř dva roky 20% snížení výskytu sledovaných cévních příhod.
Zkušenosti z praxe ukazují RWE data z Německa, která zahrnují prvních 134 pacientů léčených inklisiranem v německých centrech. Ukázala sice poměrně výraznou heterogenitu účinku, avšak je třeba vzít v úvahu, že mezi pacienty bylo značné množství non‑respondérů na jakoukoli dosud užitou hypolipidemickou terapii, včetně těch, kteří netolerovali nebo nezaznamenali žádný účinek ani po podávání monoklonálních protilátek PCSK9.
České zkušenosti s inklisiranem prezentoval prof. Vrablík na kazuistikách dvou pacientů, kteří již využili možnosti podávání tohoto léku v ČR. Prvním byla pacientka (nar. 1959) s heFH, která při maximální hypolipidemické terapii dosahovala neuspokojivé kontroly onemocnění s přetrvávající LDL cholesterolémií (LDL‑C 3,41 mmol/l). Pacientka sice splňovala úhradová kritéria pro indikaci PCSK9 protilátek, ale odmítala si lék aplikovat sama v domácím prostředí. Nová terapie v ordinaci jednou za půl roku pro ni tudíž byla vítanou možností. Již po třech měsících klesl LDL‑C o 29 procent a apoB o 26 procent. Vzhledem k tomu, že efekt léku nastupuje pozvolněji, lékaři očekávají, že při další kontrole bude jeho účinnost podstatně lepší. Druhým příkladem je pacient (nar. 1965) s izolovanou hypercholesterolémií bez genetického průkazu FH, dosud s intolerancí hypolipidemik (svalové symptomy i při alternativním dávkování, zkoušeny všechny statiny, dyspepsie po ezetimibu). U tohoto pacienta došlo již po podání první dávky inklisiranu ke značné redukci cholesterolémie (LDL‑C o 53 %, apoB o 50 %).
„Naše zkušenosti jsou zatím limitované. Zaměřme se tedy na to, jak budou vypadat velké klinické projekty. Jsem rád, že je to právě lipidologie, kde můžeme testovat hned několik molekul, které cílí na usvědčené cíle, jako v případě PCSK9, nebo na cíle zcela nové, jako je lipoprotein (a), a testovat tyto nejnovější terapie přímo na našich pacientech, pro které je často nová léčba jedinou možností snížení jejich kardiovaskulárního rizika,“ uzavřel prof. Vrablík s tím, že očekávaným léčebným cílem, který siRNA zatím naplňují, je účinně, dlouhodobě a bezpečně snížit koncentrace aterogenních lipidů a snížit dále KV riziko.
Oligonukleotidová terapie v neurologii
První 2,5leté klinické zkušenosti a perspektivu léčby ASO oligonukleotidy, konkrétně nusinersenem v neurologii při léčbě SMA u dospělých pacientů, prezentoval MUDr. Stanislav Voháňka, CSc., z Neurologické kliniky FN Brno. Jak uvedl, tato dědičná choroba způsobuje progredující slabost a atrofii svalstva, a to následkem degenerace a ztráty motoneuronů v předních rozích míšních a kmenových jader. Jde o mimořádně závažné onemocnění, které dříve vedlo k častému úmrtí u dětí, případně k velmi závažnému postižení u dospělých. Jeho prevalence je v různých populacích značně variabilní, v Evropě se pohybuje kolem dvou až šesti nemocných na 100 000 obyvatel.
Kromě genetické diagnostiky neexistuje žádný marker či jiný způsob, jak odhalit přenašečství choroby a nemoc definitivně diagnostikovat. Patogeneze onemocnění je podle MUDr. Voháňky velmi zajímavá. Zatímco každý zdravý člověk má dvě kopie genu SMN1 kódujícího tvorbu proteinu SMN, který je esenciální pro fungování motoneuronů, u nemocným se SMA je tento gen vyřazen homozygotní mutací a mají pouze záložní gen SMN2, který je ale kvůli mutaci v exonu 7 nefunkční a protein SMN vytváří jen asi z 10 procent. „Tyto záložní kopie máme zřejmě proto, že protein SMN je natolik významný pro přežití, že příroda ještě vytvořila záložní kopie. Princip léčby spočívá v odblokování omezené tvorby proteinu SMN ze záložních genů SMN2, kterých má každý jiné množství: od jedné až do šesti kopií. Právě počet těchto kopií je významným modifikátorem průběhu choroby,“ vysvětluje MUDr Voháňka. Čím méně kopií genu SMN2 nemocný má, tím je průběh onemocnění závažnější. Délka života dětí s nejtěžší formou SMA, které mají jen jednu kopii genu SMN2, se před zavedením genové terapie počítala bez umělé plicní ventilace v týdnech. Nejčastější je forma SMA II obvykle se třemi kopiemi genu SMN2 (70 % případů), kdy jsou děti schopné sedět, ale nikdy nechodí a při veškeré symptomatické léčbě se s těžkým postižením dožívají středního věku. Oproti tomu u pacientů se čtyřmi a více kopiemi, kterých je asi 15 procent, se choroba často manifestuje až v dětství a postupně progreduje. Jsou často schopni chůze s oporou a mají normální očekávanou délku života.
„SMA před zavedením léčby ASO oligonukleotidy měla extrémně závažnou prognózu. Pacienti žili díky velmi komplikované multidisciplinární péči, která jim zajišťovala určitou kvalitu života. Multidisciplinární péče je samozřejmě nutná i v současnosti při genové terapii, která ale zvrátila prognózu nemocných, zvláště v dětském věku. Čím dříve děti léčbu dostanou, tím více motoneuronů pacientům zachráníme. To, co již bylo ztraceno, ale nejsme schopni nahradit. Začneme‑li tedy s terapií ihned po manifestaci nemoci, snížíme pouze stupeň SMA. I proto byl spuštěn novorozenecký screening, v jehož rámci se novorozenci na SMA testují ihned po narození, aby mohla léčba začít, ještě než dojde k manifestaci onemocnění a ke ztrátě motoneuronů,“ uvedl MUDr. Voháňka. I když u dospělých tato léčba chorobu zvrátit nedokáže, stabilizuje a zmírní průběh onemocnění.
K prvním použitým lékům patří nusinersen, dalším přípravkem je risdiplam (RNA splicing modifier), který je podáván v sirupu. Dále existuje skutečná genová léčba přípravkem onasemnogene abeparvovec‑xioi, kdy pomocí adenovirového vektoru dochází k dodání intaktní kopie genu SMN1 do genomu pacienta. Léčba je indikována pouze pro velmi malé děti do určité hmotnosti a věku. Jedná se o jednorázovou terapii (v jedné infuzi), kdežto ostatní léky se podávají celoživotně.
Jak potvrzuje i praxe, většina NÚ nusinersenu je spojena s aplikací do likvorových prostor (lumbální punkcí). Vzhledem ke skolióze a korekčním operacím je až u 50 procent nemocných potřeba k aplikaci další asistence, např. pomocí CT. Jak vysvětluje MUDr. Voháňka, u dospělých pacientů se SMA nikdy neproběhla žádná randomizovaná, dvojitě zaslepená klinická studie a lék začal být podáván dospělým na základě dat dětských pacientů. To je dáno tím, že komunita dospělých s tímto onemocněním je mimořádně heterogenní a hodnocení dlouhodobých výsledků je obtížné. Důležitým faktem je i realistické očekávání pacientů, kdy většina z nich (81 %) považuje stabilizaci stavu za významný úspěch.
Zatím nejsou k dispozici dlouhodobá data o modifikujícím vlivu různých léčebných strategií, ale máme již data z reálné praxe. První RWE poznatky jsou ze studie z několika center v Německu (173 dospělých se SMA, 14 měsíců sledování). Potvrzují, že zatímco v přirozeném průběhu choroby se všichni pacienti pozvolna ve všech hodnocených škálách zhoršují, po léčbě došlo ke stabilizaci a mírnému zlepšení motorických funkcí u všech nemocných se SMA typu II a III. Tento efekt potvrzují i různé klinimetrické testy napříč studiemi. Velká metaanalýza dat z různých pracovišť ukazuje:
- Léčení pacienti se zlepšují, zatímco neléčení se zhoršují.
- Zlepšení motorických funkcí lze prokázat u všech podskupin nemocných.
- Efekt nusinersenu lze prokázat u všech používaných motorických testů.
Obdobné jsou i zkušenosti z brněnského pracoviště, kde léčí 31 dospělých pacientů se SMA. Od června 2020 do prosince 2022 zde provedli 235 aplikací nusinersenu do páteřního kanálu. Jak MUDr. Voháňka přiblížil, jedná se o 10 pacientů se SMA typu II a 21 s typem III. Pacienti jsou významně postiženi, jen 12 jich je chodících, osm na mechanickém vozíku a 11 na elektrickém. Pokud jde o počet kopií genu SMN2, dvě kopie má jeden pacient, tři kopie 13 pacientů a čtyři kopie 17 pacientů. Celkem 24 pacientů má skoliózu páteře, u 11 z nich proto trvale aplikují nusinersen pod CT (většina ze SMA II. typu), protože běžnou lumbální punkcí nelze terapii bezpečně poskytnout. „Léčba SMA pomocí ASO oligonukleotidů je první průlomovou léčbou mimořádně závažné choroby, u které jsme si dříve nedokázali představit možnost terapie. Dnes již pro tyto nemocné máme tři léky a moderní léčba se rozšiřuje do dalších oblastí,“ uzavřel MUDr. Voháňka.
K VĚCI...
Budoucnost genových terapií?
Oligonukleotidy (ASO, siRNA, miRNA) – relativně krátké části nukleových kyselin, které lze syntetizovat. Právě syntéza oligonukleotidů umožnila provádět genetické manipulace. Studie genových terapií probíhají od roku 1988, přičemž v roce 2019 jich byla řada ukončena. V roce 2006 byla udělena Nobelova cena za objev metody blokace genů, což spustilo další vlnu nadšení pro tuto moderní léčbu. Existují předpovědi, že genové terapie budou do roku 2025 tvořit čtvrtinu všech léků, stejně jako monoklonální protilátky. Naopak mnohem méně budou využívány malé molekuly, přičemž do roku 2025 má polovina jejich producentů soustředit svoji pozornost právě na velké molekuly.