Terapia Enzymatyczna

Terapia enzymatyczna

Od 2020 r. we współpracy z Uniwersyteckim Szpitalem Dziecięcym w Lublinie oraz Instytutem Psychiatrii i Neurologii w Warszawie Stowarzyszenie NBIA Polska koordynuje opracowywanie terapii enzymatycznej, która ma potencjał zarówno powstrzymać, jak i cofnąć rozwój choroby. W tym celu finansowane są badania podstawowe zmierzające do poznania mechanizmów chorobowych, badania kliniczne i koordynacja prac lekarzy oraz naukowców podejmujących walkę o opracowanie skutecznego leczenia. Celem tej terapii jest również zrzeszenie jak największej liczby pacjentów, pobranie od pacjentów materiału biologicznego (krew, surowica, płyny ustrojowe) w celach badawczych aby dobrać jak najbardziej skuteczną formę leczenia choroby. Wdrażanie terapii enzymatycznej odbywa się równolegle z pracami prowadzonymi nad opracowaniem docelowej terapii eliminującej przyczynę wystąpienia choroby, która z dużą dozą prawdopodobieństwa zostanie wdrożona w perspektywie kilku lub kilkunastu lat.

Terapia enzymatyczna jest terapią ingerującą w szlaki metaboliczne komórek i mitochondria (czyli „piece energetyczne”), skoncentrowaną na poprawie mechanizmów przemiany energetycznej komórek neuronowych, których zaburzenia stanowią jeden z głównych powodów odkładania się niepożądanych substancji w mózgu, takich jak żelazo w chorobach NBIA. Jest to terapia eksperymentalna, ukierunkowana na dobranie i aplikację chorym dostępnych leków oraz opracowywanych substancji medycznych. W pierwszej kolejności oceniane i badane są procesy metaboliczne (nieprawidłowości w zakresie tych przemian), a następnie typowane są leki i substancje mogące naprawiać wadliwe mechanizmy komórkowe. Prace te wykonywane są w warunkach laboratoryjnych na komórkach zawierających poszczególne modyfikacje genetyczne stojące u podstaw głównych typów chorób NBIA. Następnie leki i substancje zostaną poddane ocenie klinicznej i będą podane chorym, którzy już przystąpili do terapii, bądź przystąpią do niej w przyszłości. Zaangażowanie chorych w te prace jest na każdym etapie badań, tj.:

▪ przy „badaniach podstawowych” – gdy pobrany materiał biologiczny od dzieci/pacjentów jest przekazywany i badany w wysokospecjalistycznych laboratoriach naukowych i klinicznych;

▪ na etapie badań klinicznych – przy ocenie klinicznej pacjentów otrzymujących dostępne na rynku, dedykowane na podstawie badań i zgód komisji bioetycznych leki, które mogą spowolnić lub wyeliminować przyczyny lub skutki (również objawowe) mechanizmów choroby oraz gdy dostępne są docelowe leki do przeprowadzenia prób klinicznych służących wprowadzeniu nowego leku na wskazaną jednostkę chorobową.

Harmonogram

Obszar pierwszy

Wdrożenie procesu regeneracji komórek neuronowych

Kierunek działań

W chorobach naszych dzieci/pacjentów błędy w genach powodują wytrącanie się niepotrzebnych odpadów białkowych, tłuszczowych (lipidowych), oraz powstawanie złogów metali (żelazo, miedź) w komórkach neuronowych mózgu i innych obszarach organizmu. Jednym z podstawowych sposobów zatrzymania choroby jest oczyszczenie komórek neuronowych za pomocą procesu mitofagii czyli selektywnego trawienia przez komórkę zużytego materiału komórkowego (tj. o zbyt niskim potencjale energetycznym, co jest możliwe za pomocą wybiórczego mechanizmu autofagii). W/w proces „recyclingu” komórek jest naturalny u zdrowych osób, niestety w neurodegeneracyjnych chorobach zwykle jest zaburzony. Stąd potrzeba stymulowania procesu oczyszczania komórki ze zbędnych komponentów w celu umożliwienia regeneracji komórek, odbudowywania dodatkowych połączeń synaptycznych (umożliwiających przenoszenie impulsu z jednej komórki na drugą) i wzmacniania sprawności układu nerwowego. Substancją, która skutecznie stymuluje proces autofagii jest genisteina (izoflawon sojowy), tj. naturalna substancja wytworzona na bazie soi. Plan działań zakłada, że w ślad za rozpoczęciem suplementacji pacjentów pochodnymi genisteiny nastąpi stopniowa odbudowa lepszej jakości komórek neuronowych i komórek wysokoenergetycznych (np. mięśniowych) co poprawi funkcjonowanie układu nerwowego pacjentów.

Prace laboratoryjne

Na etapie badań laboratoryjnych konieczne jest dobranie odpowiedniej pochodnej genisteiny dla poszczególnych wariantów choroby oraz precyzyjne ustalenie dawkowania. Zbyt mała dawka (podprogowa) nie będzie skuteczna, natomiast dawka zbyt wysoka może być destrukcyjna dla dobrze funkcjonujących komórek neuronowych. W tym celu konieczne jest przeprowadzenie badań laboratoryjnych na komórkach neuronowych zawierających poszczególne mutacje genetyczne zgodne z poszczególnymi wariantami chorób. Prace muszą być prowadzone na komórkach pobranych od pacjentów z określonymi błędami genetycznymi i wadliwą funkcjonalnością mechanizmu autofagii („recyklingu komórek").

Dodatkowo w laboratorium wykonywane są badania na tzw. testowych komórkach, czyli pobranych od zdrowych pacjentów. Te prace pozwalają naukowcom i lekarzom poznać proces chorobowy, sprawdzić skuteczność określonej substancji (leku), dobrać dawki dla pacjenta oraz otrzymać dodatkową wiedzę na temat skutków ubocznych w planowanych terapiach.

Pozyskanie materiału medycznego do badań laboratoryjnych

Uzyskanie neuronów bezpośrednio od chorych pacjentów z NBIA jest niemożliwe ponieważ wymagałoby wycięcia kawałka mózgu. Dlatego jako alternatywę stosuje się wytworzenie w inny sposób neuronów lub komórek dla nich zastępczych, które będą zawierały specyfikę danej jednostki chorobowej. Jest to możliwe ponieważ każda komórka organizmu (poza komórkami rozrodczymi) ma taki sam genom. Dlatego ten sam zmutowany gen występuje zarówno w neuronach jak i np. w komórkach skóry właściwej - fibroblastach. Standardowym procesem przygotowania komórek do badań laboratoryjnych jest pozyskanie komórek skóry (biopsje) i następnie hodowla i przekształcanie (różnicowanie) komórek skóry do postaci komórek neuronowych lub innych komórek, w których lekarze i naukowcy będą obserwować zachodzące mechanizmy chorobowe.Pobranie komórek skóry jest zabiegiem stosunkowo prostym. Same komórki skóry dają się relatywnie łatwo hodować i modyfikować w kierunku komórek potrzebnych do oceny i badań komórek neuronowych u pacjentów. Wreszcie pozyskane komórki skóry (fibroblasty) nadają się również do badań w kierunku manipulowania genomu np. poprzez wprowadzenie wektorów wirusowych.

Obszar drugi

Poprawa przemian tłuszczowych w komórkach otaczających komórki neuronowe

Kierunek działań

Drugi obszar terapii enzymatycznej ukierunkowany jest na podniesienie energii komórek i dzięki temu poprawę przewodzenia sygnałów w połączeniach nerwowych w mózgu i z mózgu do innych narządów oraz części organizmu tj. mięśni, oczu, jelit, serca, układu oddechowego, układu mowy, kończyn, itd.

Możliwa patogeneza choroby

W wielu pokrewnych do NBIA chorobach neurodegeneracyjnych (Alzheimer, Parkinson, Stwardnienie Rozsiane – SM, stwardnienie zanikowe boczne - SLA) jednym ze zdiagnozowanych etapów rozwoju choroby jest uszkodzenie ośrodkowego układu nerwowego, w tym osłonki mielinowej (tłuszczowej) otaczającej neurony.

Na skutek zaburzeń w osłonce mielinowej komórki nerwowe zostają pozbawione mechanizmu protekcyjnego wobec nadmiernie występujących reaktywnych form tlenu (Reactiveoxygenspecis – ROS). W skutek tego następuje zaburzenie samoregulacji procesów biologicznych komórek (homeostazy) co obserwowane jest jako przewaga procesów utleniających (prooksydacyjnych) nad antyoksydacyjnymi (występuje szkodliwy stres oksydacyjny). W efekcie tego następuje utlenienie (oksydacja) tłuszczów (lipidów), białek, węglowodanów, a nawet kwasów nukleinowych co prowadzi do uszkodzenia i ew. obumierania komórek neuronowych. Istotne wnioski dla rozwoju terapii w obszarze poprawy mieliny płyną z obserwacji rozwoju choroby NBIA-PLAN, w której postępuje agregacja specyficznego białka alfa-synukleiny (α-Syn). W spektrum w/w choroby następuje ograniczenie produkcji przez neurony dopaminy tj. niezbędnego związku chemicznego, który jest ważnym neuroprzekaźnikiem (neurodegeneracja dopaminergiczna - DA). Obecnie wiadomo już, że występujące z tego powodu defekty neuroprzekaźnikowe skutkują utratą komórek w całym mózgu i zwyrodnieniem neuronów. Analogicznie jak w przypadku innych wariantów choroby NBIA występuje szkodliwy stres oksydacyjny, co w chorobie NBIA-PLAN jest bezpośrednio spowodowane błędami w specyficznej grupie enzymów (w efekcie utraty enzymu IPLA2-VIA występuje skrócenie łańcuchów acylowych w fosfolipidach co skutkuje pojawieniem się stresu retikulum endoplazmatycznego -ER).

Tok działania

Z dotychczasowych badań nad NBIA wiemy, że w większości typów NBIA (a prawdopodobnie we wszystkich) otoczka mielinowa faktycznie jest uszkodzona (oligodendrocyty tworzące osłonkę mielinową zawierają błąd).

Ostatnie odkrycia naukowców potwierdziły, że wprowadzenie prawidłowego białka C19orf12 (typowe dla NBIA-MPAN) w przestrzeń mitochondrialną i około mitochondrialną komórek w odmianie PLAN przywróciło równowagę lipidową, wpłynęło pozytywnie na redukcję stresu (ER) oraz ograniczenie neurodegeneracji DA (badanie przeprowadzone na modelach zwierzęcych much w tej chorobie). Odkrycia te zwróciły więc uwagę na potrzebę stosowania preparatów z określonymi kwasami krótko-łańcuchowymi (np. kwasem linolowym) co powinno poprawiać skład lipidowy komórek w mózgu.

Dr hab. n. med. Marta Skowrońska z IPiN Warszawa oraz prof. dr hab. Mariusz Więckowski z Instytutu Nenckiego PAN rozpoczęli prace nad opracowaniem terapii zastępczej w kierunku poprawy osłonki mielinowej włókien nerwowych w mózgu naszych pacjentów. Na podstawie pobranych komórek pacjentów planują wykonać badania określające stopień uszkodzenia otoczki mielinowej i jej faktyczny wpływ na degenerację neuronów. W tym celu zaplanowane jest przeprowadzenie badań i testów na komórkach skórnych naszych pacjentów (fibroblastach) w obszarze analizy parametrów bioenergetyczych i wyznaczenie statusu stresu oksydacyjnego. Na tej podstawie prawdopodobnie możliwy będzie dobór właściwego leczenia z grupy dostępnych leków regenerujących osłonkę mielinową. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy wydaje się, że w przypadku chorób NBIA właściwe mogą okazać się leki obecnie wykorzystywane m.in. w leczeniu stwardnienia rozsianego. Leczenie to może okazać się skuteczne w zahamowaniu postępów w chorobie.

Obszar trzeci

Wzmocnienie organizmów chorych i cykliczna ocena stanu zdrowia pacjentów

Aby terapia enzymatyczna była skuteczna konieczne jest opanowanie chorób współtowarzyszących oraz wzmocnienie organizmów chorych. W tym celu lekarze z Instytutu Psychiatrii i Neurologii w Warszawie i Uniwersyteckiego Szpitala Dziecięcego w Lublinie prowadzą dedykowane leczenie naszych pacjentów.

W zależności od wariantu i postępu choroby pacjenci mają wszczepiane do mózgu stymulatory DBS, podawane są leki przeciwpadaczkowe, prowadzone jest leczenie hormonalne, itp.

Ponadto lekarze dobrali suplementacje organizmów chorych za pomocą dostępnych substancji (m.in. kwasy omega 3-6-9; karnozyna).

Leczenie jest wzmacniane dietą opracowywaną na rzecz naszych pacjentów przez dr inż. Joannę Janicką-Rachtan ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie.

Postęp choroby oraz skuteczność leczenia terapią zastępczą jest cyklicznie monitorowany na podstawie następujących badań:

▪ Badanie chodu i równowagi, wykonywane w Instytucie Pomnik Centrum Zdrowia Dziecka w Warszawie;

▪ Ocena rehabilitanta i psychologa w Centrum Intensywnej Terapii Olinek w Warszawie;

▪ Badanie zmienności zatokowej rytmu serca HRV w Centrum Medycznym Mitoterapia bądź w IPIN w Warszawie.