sábado, 5 de maio de 2018

Tratando la acondroplasia: una revisión del panorama terapéutico con enfoque en las estatinas

Traducción: Maria Cristina Terceros

Prólogo

Comencé este artículo después de leer un estudio publicado recientemente en el que los investigadores utilizaron una estatinas para atacar el deterioro del crecimiento óseo en un trastorno genético (1). Los resultados de ese estudio aportan más evidencia al papel potencial de las estatinas para el tratamiento de la acondroplasia. Mientras escribía, me di cuenta de que el tema era muy técnico (¡dele una mirada al tercer párrafo!). Así que decidí agregar más información para explicar algunos de los conceptos que estaba describiendo. Y luego fotos y vídeos, y más explicaciones. Bueno, después de revisar el texto completo, veo que resultó ser más amplio de lo que inicialmente había planeado y se convirtió en una nueva revisión del panorama terapéutico con un enfoque en el uso de estatinas para el tratamiento de la acondroplasia.

Aunque intenté traducir la terminología médica más fuerte a un texto más fácil, es posible que para los que recién llegan a ver esta terminología, suene difícil de entender. Como todos los conceptos resumidos aquí ya han sido revisados en el blog, si usted ha tenido problemas para seguir este texto, puede intentar leer artículos anteriores antes de continuar con éste (pruebe los primeros de 2012) ya que aún se pueden considerar actualizados y podrían ofrecerle más conocimientos sobre los tópicos aquí mencionados. Además, podrá ver que he colocado enlaces a diferentes artículos del blog y de otras fuentes externas a lo largo del texto para aquéllos lectores más interesados y curiosos. Espero que no se aburra…

Entonces… ¡sigamos!

Introducción

Las Rasopatías son una familia de enfermedades genéticas causadas por mutaciones en enzimas que modulan la actividad de la vía MAPK, un grupo de enzimas que a su vez, es una de las vías químicas más importantes afectadas por la mutación del receptor de factor de crecimiento del fibroblasto tipo 3 (FGFR3) (revisado aquí). Acaba de ser publicado un nuevo estudio que explora el uso de las estatinas para tratar el retraso del crecimiento óseo en una de las Rasopatías (1). En este estudio, los investigadores descubrieron que las estatinas podrían ser candidatas para el tratamiento del retraso del crecimiento que se observa en esa Rasopatía ¿Cómo se relaciona esto con la acondroplasia?

Sin embargo, antes de hablar de este estudio, vamos a revisar algunos conceptos básicos sobre la acondroplasia y el panorama terapéutico que nos ayuden a comprender el papel potencial de las estatinas en el tratamiento de esta condición genética, la acondroplasia.

Conceptos básicos

Condrocitos, los impulsores del crecimiento óseo

Los condrocitos son células muy especializadas que viven dentro de las placas de crecimiento, pequeñas capas cartilaginosas presentes en las extremidades de los huesos largos en los cuerpos en crecimiento (por lo tanto, solo en niños y adolescentes; Figuras 1-3). La placa de crecimiento óseo es un tejido muy compacto y denso, sin flujo sanguíneo directo, en el cual solamente pequeñas moléculas pueden circular con cierta libertad (¡guarde esta información para más adelante!) (2,3).

Los condrocitos dentro de la placa de crecimiento impulsan el crecimiento óseo siguiendo un programa de crecimiento altamente controlado, gobernado por muchas moléculas producidas localmente (como el FGFR3 y el péptido natriurético de tipo C (CNP)) y en otras partes del cuerpo (por ejemplo: las hormonas como ser la hormona del crecimiento (GH) (3). Bajo la influencia de estos muchos agentes, los condrocitos pasan de un estado de reposo a un "frenesí de proliferación" (multiplicación) seguido de un crecimiento celular muy significativo (a lo que se le da el nombre de hipertrofia) (Figura 2). Cuando han crecido por completo, cuando se han hipertrofiado, los condrocitos son sustituidos por osteoblastos (las células constructoras del hueso) y su zona en la placa de crecimiento da lugar al hueso nuevo (Figura 2). Las placas de crecimiento se cierran bajo la influencia de las hormonas al final de la pubertad (Figura 3).

Figura 1. Placa de crecimiento 




Figura 2. Dentro de la placa de crecimiento




Figura 3. Destino de la placa de crecimiento





El FGFR3, una antena celular

El FGFR3 es un tipo de antena receptora, que recibe señales desde el exterior de la célula y las transmite al núcleo de la célula, que se coloca en la superficie del condrocito (el "techo" de la célula). Es bastante parecido a una antena parabólica que recibe señales de televisión por satélite y, a través de cables, las lleva al receptor y finalmente a su televisor en la sala de estar (Figuras 4-6). El receptor de señales "traduce" las señales provenientes de la antena en forma de películas, programas de TV, noticias, etc., (lo que usted ve en la pantalla), de acuerdo con el tipo de señal recibida.

En los condrocitos, de acuerdo con las señales que recibe de sus antenas (y hay muchas de ellas en la superficie de la célula), el núcleo de la célula también reaccionará con diferentes respuestas.

Mientras que la antena parabólica capta/recibe señales de satélites en formato de ondas invisibles, las señales celulares se transmiten a través de reacciones químicas. El FGFR3 es un receptor que acepta solo señales provenientes de moléculas (los ligantes) llamados factores de crecimiento de fibroblastos o FGFs. Cuando un FGF se une al FGFR3 fuera de la célula, se produce una transferencia de carga eléctrica, la cual a su vez activa otra reacción química dentro de la célula, semejante a lo que sucede con una cadena de dominó (las vías de señalización, Figura 7, Video 1).

Figura 4. Estructura del FGFR3.




Figura 5. El FGFR3 es como una antena celular.





Figura 6. El FGFR3 lleva señales desde fuera de la célula hasta el núcleo, que se encuentra en el interior de la célula. 



El FGFR3 es un freno químico en los condrocitos

En los condrocitos, las señales procedentes del FGFR3 dan instrucciones al núcleo de la célula para reducir el ritmo de multiplicación celular. Si estas señales se transmiten con la intensidad correcta, ayudan a los condrocitos a controlar el "frenesí proliferativo" mencionado anteriormente, y esto es importante porque hay varias señales que le indican a los condrocitos que se multipliquen sin parar, lo que causaría problemas de crecimiento óseo (3).

Por lo tanto, el FGFR3 es un regulador clave del crecimiento óseo, que actúa como un freno para equilibrar el efecto de otras antenas que funcionan como aceleradores de crecimiento óseo. En palabras simples, cuando recibe una señal de fuera de la célula, el FGFR3 "le dice" al núcleo de la célula: “¡Oye, deja de multiplicarte, ve y tómate una siesta!"

El FGFR3 y la acondroplasia

Mientras que en condiciones normales el FGFR3 ayuda a los huesos a crecer en un ritmo equilibrado, en la acondroplasia este mismo FGFR3 sufre una mutación (un cambio en su estructura) y es hiperactivo, haciendo con que el freno sea demasiado pesado, bloqueando el ritmo normal de crecimiento. Sigue enviando señales al núcleo celular pidiéndole que deje de multiplicarse incluso cuando no lo necesita. Bajo el efecto del FGFR3 mutado, los condrocitos entran en una especie de estado de hibernación, dejan de multiplicarse (3). Esto es crucial porque las capacidades de los condrocitos para crecer en número (proliferación) y en tamaño (hipertrofia) son los fenómenos clave que impulsan el crecimiento óseo. Más específicamente, el tamaño y la cantidad de condrocitos agrandados en la zona hipertrófica son considerados los más importantes para el crecimiento óseo normal.

¿Cómo hace el FGFR3 para enviar señales al núcleo de la célula?

Como vimos anteriormente, el FGFR3 funciona transmitiendo señales químicas al núcleo de la célula del condrocito, a través de varios "cables", llamados vías de señalización (Figura 7, Video 1). Aunque la cantidad de "cables" es alta, parece ser que para los condrocitos, los "cables" principales del FGFR3 son las vías MAPK y STAT1 (Figura 7) (3). El MAPK es la ruta formada por las enzimas Ras-Raf-MEK-ERK (Figura 7, a la derecha, revisada aquí).

Sabiendo cómo el FGFR3 ejerce sus funciones en los condrocitos ayuda a los investigadores a diseñar y a crear estrategias para controlar la señalización excesiva del FGFR3, restaurando el crecimiento óseo o aproximándolo a un ritmo normal (ver a continuación).

El video 1 es una animación de ~14 min de duración que muestra cómo funciona el cuerpo para sanar una herida en la piel, pero usted solo necesitará observar los primeros ~ 7 min para ver la activación de una vía de señalización. Básicamente, esta animación muestra cómo las señales extracelulares activan las células llamadas fibroblastos para comenzar el proceso de curación de la herida. El mecanismo básico es válido para los condrocitos, aunque los resultados serían diferentes de los que vemos en la animación.

Figura 7. Vías de señalización del FGFR3.




La activación del FGFR3 conduce a la activación de las vías STAT1 y MAPK (Ras-Raf-MEK-ERK), las cuales inhiben respectivamente la proliferación y la hipertrofia (diferenciación) de los condrocitos. De Su N et al. 2014. Esta imagen se usa solo con fines educativos.

Video 1. Activación del receptor de tirosina quinasas (RTK) y sus vías químicas.


Esta es una animación en inglés de ~14 min de duración, que muestra como los fibroblastos ayudan en el comienzo de la cicatrización de una herida en la piel. El FGFR3 es un RTK y los procesos presentados aquí son parecidos a los que se dan en cualquier célula, incluyendo los condrocitos. Sin embargo, recuerde usted que en los condrocitos, tras la activación del FGFR3, la célula se detiene para multiplicarse. Fuente: DNA Learning Center by Cold Spring Harbor Laboratory. Reproducido aquí solamente con fines educativos.

Tratando la acondroplasia

Las estrategias para tratar la acondroplasia tienen como objetivo variados y diferentes puntos en la comunicación entre las señales que provienen del exterior del condrocito (la señal de TV) y el núcleo del condrocito (el receptor de TV).

Si alguna estrategia quisiera tener éxito, necesitaría inhibir, bloquear o reducir la intensidad de las señales que el FGFR3 mutado envía al núcleo del condrocito, por lo que la célula podría reanudar su programa de crecimiento normal. Esto es relevante porque, más allá de la probable estatura final en aumento, estas potenciales terapias pueden ayudar a reducir la desproporción de las extremidades y varias complicaciones neurológicas y ortopédicas comunes, así como a mejorar la calidad de vida de las personas afectadas. Vamos a dar ejemplos utilizando algunos enfoques actualmente bajo investigación. Pasaremos por los canales de comunicación de afuera hacia adentro de la célula.

Nota: aunque ya es posible corregir la mutación (edición de genes) del FGFR3 (4), hasta donde sé, no ha habido publicaciones nuevas en este campo hasta la fecha. Todas las estrategias aquí incluidas apuntan solamente a la señalización del FGFR3: o sea ellas no "curan" la acondroplasia. Esto significa simplemente que un individuo con acondroplasia tratado con uno de ellos todavía tendría acondroplasia, independientemente de tener un crecimiento óseo normal o casi normal.

Trampas de ligantes (ligand traps)

  • TA-46
Las trampas de ligantes son moléculas diseñadas para capturar señales de TV antes de que puedan alcanzar las antenas en la superficie de la célula. Estas trampas con base en receptores celulares como el FGFR3 tienen una estructura muy similar y este es el caso del TA-46 (también llamado sFGFR3, revisado aquí) (5). El TA-46 es una versión "libre" del FGFR3, lo que significa que no se encuentra conectado a la superficie de la célula (Figura 8). Más bien, puede circular y "capturar" señales (¡los FGFs!) Antes de que éstos puedan alcanzar el FGFR3 unido a la célula.

¿Qué significa esto para la acondroplasia? En un modelo de ratón con acondroplasia, el TA-46 fue capaz de prevenir a los FGFs de activar el FGFR3 mutado, lo que condujo a una significativa reducción de la señalización en el FGFR3 (reduciendo, de esta manera, el volumen de las señales que llegan al núcleo de la célula a través del FGFR3), lo que a su vez restauró el crecimiento óseo (5). En pocas y sencillas palabras, las señales de TV no llegarían a la antena de TV (FGFR3), y el televisor no mostraría ningún programa que viniese a través de la antena del FGFR3. La biotecnología que explora el TA-46 anunció que comenzaría un ensayo clínico en fase 1 en el primer trimestre de este año.

  • Aptámeros
Los aptámeros son pequeñas moléculas que pueden ser diseñadas para unirse muy específicamente a sus objetivos (revisados aquí). El RBM007 es un aptámero diseñado para bloquear el FGF2, uno de los principales ligantes de los FGFRs (¡las "señales de TV"!), por lo que en este caso también se trata de una especie de estrategia de interceptación (o trampa) de ligantes (6). Se está desarrollando para tratar la acondroplasia, de acuerdo con su desarrollador (aquí), pero aún no se ha hecho público nada específico para la acondroplasia.

En el contexto de la acondroplasia, aunque el FGF2 se encuentre presente en la placa de crecimiento, los ligantes FGF9 y FGF18 son considerados más relevantes para la activación del FGFR3 en los condrocitos (3), por lo que necesitaremos ver si el RBM007 es el aptámero adecuado para la acondroplasia. (¿Dónde están los estudios que muestran eso?)

Los aptámeros pueden ser diseñados para unirse a cualquier tipo de molécula. Por ejemplo, se podría concebir uno para unirse (ligarse) a la parte exterior del FGFR3, de la misma manera que lo hace un anticuerpo (abajo).

Figura 8. Estrategias de trampas de ligantes.


El FGFR3 soluble (sFGFR3, TA-46) fluctúa dentro de la placa de crecimiento, cerca de la superficie de las células de los condrocitos y atrae a los FGFs cercanos. Los FGFs enlazados con el Ta-46 no pueden activar el FGFR3 “natural” que se encuentra unido a la superficie de la célula. Fuente: Therachon. Reproducido aquí solamente con fines educativos.

Anticuerpos

Los anticuerpos son moléculas creadas por nuestro sistema inmunológico que ayudan a eliminar agentes y sustancias extraños que invaden el cuerpo. Sin embargo, es posible crear anticuerpos específicos prácticamente contra cualquier objetivo que se pueda imaginar y esto ya se ha hecho con el FGFR3. Existen diferentes anticuerpos descritos en la literatura contra el FGFR3 y uno de ellos, el B-701 (anteriormente llamado R3Mab, revisado aquí) (7), está siendo estudiado por una empresa de biotecnología para algunos tipos de cáncer impulsados por el FGFR3 (aquí) y por la acondroplasia (aquí).

En la acondroplasia, el B-701 se uniría con el FGFR3, evitando el acoplamiento de los FGFs, por lo que funcionaría como un paraguas sobre la antena del FGFR3 (Figura 9). En otras palabras, después de la unión del anticuerpo con el FGFR3, los FGFs (¡las señales de TV!) no serían capaces de llegar y activar la antena, por lo que sus señales no llegarían al núcleo de los condrocitos.

Una pregunta constante es si un anticuerpo, generalmente una molécula de gran tamaño, podría alcanzar el FGFR3 dentro de la placa de crecimiento, un tejido muy denso (como vimos anteriormente) ya que solamente las pequeñas moléculas son capaces de penetrar y de circular dentro de la placa de crecimiento (2). Si bien varios anticuerpos anti-FGFR3 han sido desarrollados hasta la fecha, no pude encontrar ningún estudio que claramente mostrase alguno de ellos explorado en el contexto de la placa de crecimiento. El desarrollador del B-701 afirma haber completado estudios preclínicos (aquí), pero aún no se ha publicado nada al respecto.

Figura 9. Un anticuerpo cubre el FGFR3 y previene la unión de los FGFs.



Inhibidores de la tirosina quinasa (tyrosine quinases;TKIs)

Los TKIs son pequeñas moléculas que tienen afinidad con algunos puntos especiales en la parte del cuerpo de las antenas celulares que se encuentra dentro de la célula, donde se producen las reacciones químicas que activarán las vías químicas (llamadas dominios de tirosina quinasa).

Casi todas las investigaciones realizadas con TKIs se centran en la terapia del cáncer, ya que las células cancerígenas usan antenas como el FGFR3 para impulsar su propio crecimiento, multiplicación, sobrevivencia y capacidad metastásica. Al bloquear las antenas de las células cancerígenas relevantes, las nuevas terapias contra el cáncer han demostrado ser más efectivas que las más antiguas.

Nuevamente eche un vistazo a la Figura 4 para ver dónde se encuentra el dominio tirosina quinasa. Las reacciones químicas que tienen lugar en este dominio interno impulsan la transmisión de la señal posterior desde el FGFR3 hasta el núcleo.

Mire el video 2 para ver cómo funciona el TKI imatinib. La antena atacada por el imatinib no es el FGFR3, pero el mecanismo de acción es bastante parecido.

Video 2. Mecanismo de acción del imatinib, un TKI.




Muchos TKIs con acción contra los FGFRs han sido anteriormente descritos (revisados aquí), y uno de ellos, el BGJ398 (infigratinib), ahora está siendo explorando específicamente en la acondroplasia después de que un estudio reciente demostró que restauraba el crecimiento óseo en un modelo animal sin mayores problemas de seguridad y en dosis muy inferiores a las necesarias para tratar el cáncer (8).

De manera parecida al imatininb (video 2), el infigratinib se une a eses sitios en la parte intracelular del FGFR3 y bloquea la capacidad del receptor activado para realizar la transmisión de la señal al núcleo de la célula. En otras palabras, el FGFR3 continúa recibiendo señales del exterior, pero no puede entregarlas al núcleo de la célula.

CNP y análogos de CNP (ej.: vosoritide, TransCon-CNP)

El vosoritide es una copia mejorada de una molécula natural producida por nuestro cuerpo llamada CNP. El CNP funciona controlando naturalmente la cantidad de señales que el FGFR3 transmite al núcleo de la célula, inhibiendo la vía del MAPK (Figura 9). En diferentes estudios en modelos animales (revisados aquí) mostró una mejora significativa del crecimiento óseo. El estudio de fase 2 con vosoritida mostró una mejora de aproximadamente 40-50% en la velocidad de crecimiento óseo en niños bajo tratamiento durante 30 meses (aquí). Actualmente se encuentra en ensayo clínico de fase 3 en niños con acondroplasia (aquí). Se prevé que el TransCon-CNP, otro análogo del CNP, entre en desarrollo clínico pronto (aquí).

Meclozina/meclizina

La meclozina es un viejo medicamento contra el mareo (antihistamínico) que se ha demostrado que funciona de manera similar al CNP, inhibiendo la vía del MAPK en modelos animales de acondroplasia, restaurando parcialmente el crecimiento óseo (Figura 9) (9-12). El año pasado, durante la reunión de la Sociedad Internacional de Displasia Esquelética (ISDS 2017), el grupo japonés que trabaja con la meclozina anunció planes para comenzar un estudio de fase 1 a fines de 2017 o principios de 2018, pero no ha habido ninguna indicación formal de que este estudio haya comenzado o esté en curso, (hasta el momento no hay registro de ensayos clínicos o noticias publicadas).

Figura 9. Sitios de acción de diversas moléculas exploradas para el tratamiento de la acondroplasia. 


Fíjese que tanto el CNP como la meclozina funcionan en la vía del MAPK (RAS-RAF-MEK-ERK). A31 y NF449 son TKIs anti-FGFR3 que no son ya más investigados (hasta donde sabemos). El P3 es un péptido con alta afinidad por el FGFR3 y tendría un efecto similar al de un anticuerpo, pero (hasta donde sabemos) hasta ahora no ha habido publicaciones nuevas al respecto. Fuente: Matsushita M et al. (2013). Reproducido aquí solo con fines educativos.
Más

Otras variadas estrategias revisadas en diferentes partes de este blog han sido descritas recientemente en estudios que trabajan con el FGFR3, pero principalmente con el cáncer. Creo que la más interesante de todas es la de la molécula fluazuron (revisado aquí), un antiguo fármaco utilizado como acaricida animal que se ha mostrado eficaz contra el FGFR3 en modelos de cáncer (13).

El Fluazuron ha sido ampliamente probado y utilizado en muchas especies animales por décadas sin ningún problema relevante de seguridad. También es de bajo costo y sería muy cómodo de usar si se demuestra que es eficiente en la acondroplasia y seguro para los humanos.

El Fluazuron está allí afuera, esperando que un investigador lo explore en un modelo apropiado de acondroplasia y aproveche la iniciativa de “Reutilización de Fármacos” para enfermedades raras patrocinada por la FDA.

Y finalmente...

Las Estatinas

Las estatinas son un grupo de medicamentos que se utilizan principalmente para reducir los niveles de colesterol en individuos con un reconocido alto riesgo de enfermedad cardiovascular (ECV) o que ya hayan tenido episodios cardiovasculares (14,15). Las personas con hipercolesterolemia familiar, incluyendo los niños mayores de 8 años, se consideran con mayor riesgo de ECV y, por este motivo, también se recomienda la terapia con estatinas para este grupo (15).

No obstante, es interesante saber que las estatinas también se han usado en niños y adolescentes con diferentes trastornos en los cuales el objetivo no es reducir los niveles de colesterol. Por ejemplo, las estatinas se han usado para aumentar (¡!) los niveles de colesterol en un trastorno genético llamado síndrome de Smith-Lemli-Opitz, que causa un deterioro en la síntesis del colesterol (16). Otros trastornos en los cuales las estatinas también han sido utilizadas en personas jóvenes incluyen la preclamsia (en mujeres embarazadas) (17), una forma genética de enfermedad renal poliquística (18), la anemia de células falciformes (19), el síndrome de progeria (20), el autismo (21) y en la neurofibromatosis tipo 1 (NF1), un trastorno relacionado con el autismo (22-26).

Aspectos de seguridad de la terapia con estatinas en niños

Existe una pregunta universal sobre los riesgos del uso de estatinas en niños, porque el colesterol es la molécula principal de muchos agentes biológicos importantes (por ejemplo, varias hormonas) que impulsan el desarrollo normal del cuerpo.

Ya hay consenso sobre el uso de estatinas en niños que tienen niveles elevados de colesterol, ya que esto puede protegerlos de futuras enfermedades cardiovasculares. Pero, ¿qué pasa con el uso de las estatinas en niños con niveles normales de colesterol? La pregunta básica es: ¿cuál es el riesgo para un niño en crecimiento si reducimos demasiado los niveles de colesterol?

Además, como el uso prolongado de estatinas se ha relacionado con un mayor riesgo de aparición de diabetes mellitus tipo 2 (DM2) en adultos, también existe preocupación por el riesgo del tratamiento con estatinas a largo plazo en el desarrollo de DM2 en la población pediátrica, especialmente en niños que no tienen niveles altos de colesterol (27, baja evidencia).

Para abordar preguntas importantes como estas, los aspectos de seguridad se han examinado a fondo en varios estudios realizados en niños de más de 8 años de edad, (prepúberes y púberes) con hipercolesterolemia. En estos estudios (la mayoría a corto/medio plazo) no se identificaron efectos nocivos de las estatinas sobre el crecimiento o el desarrollo corporal (28,29). Sin embargo, hay al menos dos estudios acompañando a pacientes jóvenes por un periodo de hasta cuatro años, que muestran que no hubo efectos nocivos causados ​​por las estatinas en términos de crecimiento o desarrollo (20,30).

Vimos que las estatinas fueron usadas en otras indicaciones clínicas en niños, adolescentes y mujeres embarazadas y los informes no describen ningún hecho adverso o daño indebido en esta población. Debido al efecto esperado de las estatinas en la disminución de los niveles de colesterol, en todos estos estudios los investigadores observaron el perfil lipídico de los participantes. En todos los estudios anteriormente citados, los niveles de colesterol disminuyeron,
pero no hubo ningún caso reportado de colesterol cayendo fuera del rango normal (17-26).

En resumen, aunque todavía es necesario comprobar si hay consecuencias negativas a largo plazo debido al uso crónico de estatinas en niños, al mismo tiempo no ha habido evidencia de que el uso crónico de estatinas haya causado/pueda causar daño a esa población.

Las estatinas y las Rasopatías

Como vimos anteriormente, una de las condiciones donde se han usado las estatinas es el NF1, una de las Rasopatías. Los pocos visitantes veteranos de este blog posiblemente recordarán que ya hemos revisado las Rasopatías aquí, un grupo de trastornos genéticos que se caracterizan por mutaciones en enzimas que regulan la vía del MAPK. (¿No es esta la vía principal de señalización utilizada por el FGFR3?) El nombre lo dice todo: el RAS es la primera enzima en la vía del MAPK (figura 6). En ese artículo revisamos un trabajo interesante donde los investigadores usaron un análogo de CNP llamado NC-2, que ya no se está explorando, para reducir la señalización a través de la vía del MAPK en un modelo de neurofibromatosis (31).

La hipótesis detrás del uso de las estatinas en el NF1 es que estos fármacos podrían ayudar a mejorar el aprendizaje y las habilidades de comportamiento gracias a sus efectos en algunas enzimas, como las RAS, que son consideradas como responsables por el deterioro de las funciones cognitivas en el NF1.

Las estatinas en la acondroplasia

También es posible que usted ya haya visto un artículo anterior de este blog, publicado en 2014 donde revisamos un estudio convincente mostrando que las estatinas eran capaces de promover el crecimiento óseo en la acondroplasia, aunque el mecanismo exacto para explicar el efecto no se dilucidó del todo (32). Espere un momento, pero acabamos de decir que las estatinas pueden controlar la vía del MAPK, ¿no?

Las estatinas fueron investigadas también por el grupo del Dr. Pavel Krejci en 2017, pero este grupo descubrió que estas drogas no bloqueaban la señalización del FGFR3, a pesar de que los modelos usados solo reproducían parcialmente un modelo de displasia ósea FGFR3 (33).

Por lo tanto, queda la pregunta sobre cómo las estatinas promovieron el crecimiento óseo en la acondroplasia en el estudio de Yamashita y cols (32).

El estudio de las estatinas en el síndrome de Noonan, una Rasopatía

Podemos encontrar algunas pistas para responder a esta pregunta en base a los hallazgos de este interesante estudio que me llevó a escribir este artículo, donde los investigadores abordaron si las estatinas serían útiles para tratar el retraso del crecimiento encontrado en el Síndrome de Noonan (SN), otra Rasopatía (1)

En el SN, una enzima llamada SHP2 sufrió una mutación y se volvió hiperactiva. El SHP2 modula la actividad de otras variadas enzimas, incluyendo la Ras y la ERKs, que son parte de la vía del MAPK (1). El SHP2 mutante aumenta la actividad de la vía del MAPK y esto causa deterioro en el crecimiento óseo en el SN, entre otras anomalías.

Tajan y colaboradores (1) realizaron una serie de pruebas en condrocitos que muestran un SHP2 mutante, que es el causante del NS y observaron que la mutación en el SHP2 hizo con que la vía del MAPK fuese más activa, lo que a su vez condujo a una reducida zona hipertrófica en las placas de crecimiento de ratones con NS en comparación a los ratones normales (tipo salvaje, ST). Es importante destacar que este efecto inhibidor fue más pronunciado en la zona prehipertópica (Figura 2), que es una de las zonas de la placa de crecimiento donde el FGFR3 se muestra más activo (3).

Para probar si la vía del MAPK era hiperactiva en los condrocitos NS, ellos usaron un inhibidor de MEK llamado U126 (MEK es la enzima cadena arriba que activa la ERK), la cual restauró el tamaño de la zona hipertrófica en la placa de crecimiento. Usted puede obtener más información sobre los estudios con medicamentos diseñados para bloquear la vía MAPK aquí. Iguales resultados fueron obtenidos cuando se usó la rosuvastatina, la misma estatina utilizada por el grupo que exploró el uso de las estatinas en la acondroplasia (32).

En otras palabras, el estudio de Tajan e cols. (1) es el segundo que explora el uso de una estatina para restaurar el crecimiento óseo reduciendo la actividad de una de las vías enzimáticas más importantes para la señalización del FGFR3 en los condrocitos.

Dado que ya existe evidencia sólida (pero no completa) que explica el mecanismo de acción de la estatina en la placa de crecimiento, y que las evidencia actuales de seguridad no apuntan a daños específico en el desarrollo de los niños expuestos bajo el uso prolongado de estatinas, creo que hay una base razonable para realizar estudios clínicos con estatinas en niños con acondroplasia.

Los investigadores que esperan soluciones terapéuticas para la acondroplasia pueden encontrar interesante que en un antiguo estudio con estatinas en niños con hipercolesterolemia, donde uno de los aspectos de seguridad era el desarrollo de los participantes, haya habido un ligero incremento en la estatura de los niños expuestos a las estatinas
en comparación con aquellos que utilizaron placebo (34, citado por 1; solo verifique la tabla de características de la población).

Las estatinas no se acumulan por mucho tiempo en el cuerpo. En casi todos los casos, los eventos adversos relacionados con su uso fueron temporales, sin secuelas permanentes. Las estatinas son medicamentos orales de bajo costo. Los investigadores que desarrollan estatinas para la acondroplasia en ambientes clínicos tendrían diferentes biomarcadores establecidos para verificar la seguridad y la respuesta al tratamiento. ¿Qué es lo que ellos están esperando?
 

Referencias


1. Tajan M et al. Noonan syndrome-causing SHP2 mutants impair ERK-dependent chondrocyte differentiation during endochondral bone growth. Hum Mol Genet. 2018 Apr 12. doi: 10.1093/hmg/ddy133.

2. Williams RM et al. Solute transport in growth plate cartilage: in vitro and in vivo. Biophys J 2007; 93(3):1039-50.

3. Ornitz DM and Legeai-Mallet L. Achondroplasia: Development, pathogenesis, and therapy. Dev Dyn 2017;246(4):291-309.

4. Wojtal D et al. Spell Checking Nature: Versatility of CRISPR/Cas9 for Developing Treatments for Inherited Disorders. Am J Hum Genet 2016;98(1):90-101.

5. Garcia S et al. Postnatal soluble FGFR3 therapy rescues achondroplasia symptoms and restores bone growth in mice.Sci Transl Med 2013;5(203):203ra124.

6. Jin L et al. Dual Therapeutic Action of a Neutralizing Anti-FGF2 Aptamer in Bone Disease and Bone Cancer Pain. Mol Ther. 2016 Nov;24(11):1974-86.

7. Qing J et al. Antibody-based targeting of FGFR3 in bladder carcinoma and t(4;14)-positive multiple myeloma in mice. J Clin Invest 2009;119(5):1216-29.

8. Komla-Ebri D et al. Tyrosine kinase inhibitor NVP-BGJ398 functionally improves FGFR3-related dwarfism in mouse model. J Clin Invest. 2016 May 2;126(5):1871-84.

9. Matsushita M et al. Meclozine facilitates proliferation and differentiation of chondrocytes by attenuating abnormally activated FGFR3 signaling in achondroplasia. PLoS One 2013; 8(12):e81569.

10. Matsushita M et al. Meclozine promotes longitudinal skeletal growth in transgenic mice with achondroplasia carrying a gain-of-function mutation in the FGFR3 gene. Endocrinology 2015;156(2):548-54.

11. Matsushita M et al. Maternal administration of meclozine for the treatment of foramen magnum stenosis in transgenic mice with achondroplasia. J Neurosurg Pediatr 2017;19(1):91-95.

12. Matsushita M et al. Clinical dosage of meclozine promotes longitudinal bone growth, bone volume, and trabecular bone quality in transgenic mice with achondroplasia. Sci Rep 2017;7(1):7371.

13. Ke K et al. In silico prediction and in vitro and in vivo validation of acaricide fluazuron as a potential inhibitor of FGFR3 and a candidate anticancer drug for bladder carcinoma. Chem Biol Drug Des 2017;89(4):505-513.

14. Catapano AL et al. 2016 ESC/EAS Guidelines for the Management of Dyslipidaemias. Eur Heart J 2016;37(39):2999-3058.

15. Jellinger PS et al. American Association of Clinical Endocrinologists and American College of Endocrinology Guidelines for Management of Dyslipidemia and Prevention of Cardiovascular Disease. Endocr Pract 2017;23(Suppl 2):1-87.

16. Wassif CA et al. A placebo-controlled trial of simvastatin therapy in Smith-Lemli-Opitz syndrome. Genet Med 2017; 19(3):297-305.

17. Costantine MM et al. Safety and pharmacokinetics of pravastatin used for the prevention of preeclampsia in high-risk pregnant women: a pilot randomized controlled trial. Am J Obstet Gynecol 2016;214(6):720.e1-720.e17.

18. Cadnapaphornchai MA et al. Effect of statin therapy on disease progression in pediatric ADPKD: design and baseline characteristics of participants. Contemp Clin Trials 2011; 32(3):437-45. note: several more recent studies by these authors in pediatric population also available through Pubmed.

19. Hoppe C et al. Simvastatin reduces vaso-occlusive pain in sickle cell anaemia: a pilot efficacy trial. Br J Haematol 2017; 177(4):620-9.

20. Gordon LB et al. Clinical Trial of the Protein Farnesylation Inhibitors Lonafarnib, Pravastatin, and Zoledronic Acid in Children With Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome. Circulation 2016; 134(2):114-25.

21. Moazen-Zadeh E et al. Simvastatin as an Adjunctive Therapy to Risperidone in Treatment of Autism: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial. J Child Adolesc Psychopharmacol 2018;28(1):82-89.

22. Krab LC et al. Effect of simvastatin on cognitive functioning in children with neurofibromatosis type 1: a randomized controlled trial. JAMA 2008;300(3):287-94.

23. Acosta MT et al. Lovastatin as treatment for neurocognitive deficits in neurofibromatosis type 1: phase I study. Pediatr Neurol. 2011 Oct;45(4):241-5.

24. van der Vaart T et al. Simvastatin for cognitive deficits and behavioural problems in patients with neurofibromatosis type 1 (NF1-SIMCODA): a randomised, placebo-controlled trial. Lancet Neurol 2013;12(11):1076-83.

25. Payne JM et al. Randomized placebo-controlled study of lovastatin in children with neurofibromatosis type 1.Neurology. 2016 Dec 13;87(24):2575-2584.

26. Stivaros S et al. Randomised controlled trial of simvastatin treatment for autism in young children with neurofibromatosis type 1 (SANTA). Mol Autism 2018; 22:9-12.

27. Joyce NR et al. Statin use and the risk of type 2 Diabetes Mellitus in children and adolescents. Acad Pediatr 2017;17(5):515-22.

28. Humphries SE et al. The UK Paediatric Familial Hypercholesterolaemia Register: Statin-related safety and 1-year growth data. J Clin Lipidol 2018; 12 (1): 25-32. Free access.

29. Vuorio A et al. Statins for children with familial hypercholesterolemia. Cochrane Database Syst Rev 2017;7:CD006401. note: several more recent studies by these authors in pediatric population also available through Pubmed.

30. Langslet G et al. A 3-year study of atorvastatin in children and adolescents with heterozygous familial hypercholesterolemia. J Clin Lipidol. 2016;10(5):1153-62.

31. Ono K et al. The ras-GTPase activity of neurofibromin restrains ERK-dependent FGFR signaling during endochondral bone formation. Hum Mol Genet 2013;22(15):3048-62.

32. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014; 513: 507–11.

33. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2017 Sep;25(9):1522-1530. doi: 10.1016/j.joca.2017.05.014. Epub 2017 Jun 3.

34. de Jongh S et al. Efficacy and safety of statin therapy in children with familial hypercholesterolemia: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial with simvastatin. Circulation 2002;106(17):2231-7.

quarta-feira, 2 de maio de 2018

Tratando a acondroplasia: uma revisão do panorama terapêutico com foco nas estatinas

Prólogo

Comecei este artigo depois de ler um estudo publicado recentemente em que os pesquisadores usaram uma estatina para corrigir o comprometimento do crescimento ósseo em uma condição genética (1). Os resultados desse estudo trazem mais evidências para o potencial papel das estatinas no tratamento da acondroplasia. Enquanto escrevia, percebi que o tópico ficara muito técnico (dê uma olhada no terceiro parágrafo!), Então decidi adicionar mais informações para explicar alguns dos conceitos que descrevi. E depois figuras e vídeos e mais explicações. Bem, depois de revisar o texto completo, vejo que ele é mais amplo do que o que planejei inicialmente e tornou-se uma nova revisão do panorama terapêutico, com foco no uso de estatinas para o tratamento da acondroplasia.

Embora tenha tentado traduzir o jargão técnico para um texto mais fácil, é possível que para os recém-chegados a linguagem possa parecer difícil de entender. Como todos os conceitos resumidos aqui já foram revisados ​​no blog, se você tiver algum problema para acompanhar este texto, poderia tentar ler artigos antigos antes de continuar com este (tente os primeiros de 2012), pois eles ainda podem ser considerados atualizados e poderiam oferecer-lhe mais conhecimento sobre os tópicos mencionados aqui. Além disso, você verá que coloquei links para vários artigos do blog e fontes externas ao longo do texto para os leitores mais curiosos. Espero que você não fique entediado ...

Vamos lá.

Introdução

As RASopatias compõem uma família de doenças genéticas causadas por mutações em enzimas que modulam a atividade da via MAPK, por sua vez um grupo de enzimas que também é uma das mais importantes vias químicas impactadas pela mutação do receptor do fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) na acondroplasia ( revisto aqui). Um novo estudo que explora o uso de estatinas para tratar o retardo do crescimento ósseo em uma das RASopatias acaba de ser publicado (1). Neste estudo, os pesquisadores descobriram que as estatinas podem ser candidatas ao tratamento do retardo de crescimento observado naquela RASopatia. Como isso se relaciona com a acondroplasia?

No entanto, antes de falar sobre este estudo, vamos rever alguns conceitos básicos sobre a acondroplasia e o panorama terapêutico para nos ajudar a entender o papel potencial das estatinas no tratamento da acondroplasia.

Conceitos básicos


Condrócitos, os pilotos do crescimento ósseo

Condrócitos são células muito especializadas que vivem dentro das placas de crescimento, pequenas faixas cartilaginosas presentes nas extremidades dos ossos longos em corpos em crescimento (portanto, apenas em crianças e adolescentes; Figuras 1-3). A placa de crescimento ósseo é um tecido denso e muito apertado, sem fluxo sanguíneo direto, onde apenas moléculas pequenas são capazes de circular com alguma liberdade (guarde esta informação para mais tarde!) (2,3).

Os condrócitos dentro da placa de crescimento pilotam o crescimento ósseo seguindo um programa de crescimento altamente controlado governado por muitas moléculas produzidas localmente (como o FGFR3 e o peptídeo natriurético tipo C (CNP)) e em outras partes do corpo (ex.: hormônios tais como o hormônio do crescimento (GH)) (3). Sob a influência desses muitos agentes, os condrócitos vão de um estado de repouso para um "frenesi de proliferação" (multiplicação) seguido por um aumento celular muito significativo (o que é chamado hipertrofia) (Figura 2). Quando totalmente hipertrofiados, os condrócitos são substituídos por osteoblastos (as células construtoras ósseas) e sua zona da placa de crescimento dá lugar ao novo osso (Figura 2). As placas de crescimento fecham sob influência de hormônios ao final da puberdade (Figura 3) (3).


Figura 1. Placa de crescimento.

 
Figura 2. Dentro da placa de crescimento.



Figura 3. Destino da placa de crescimento.



FGFR3, uma antena celular

O FGFR3 é um tipo de antena receptora colocada na superfície dos condrócitos (o "teto" da célula) que recebe sinais de fora da célula e os transmite para o núcleo da célula. É como uma antena parabólica recebendo sinais de TV via satélite e, através de cabos, levando-os para o receptor de sinais e, finalmente, para sua TV na sala de estar (Figuras 4-6). O receptor de sinais "traduz" os sinais vindos da antena em forma de filmes, programas de auditório, notícias, etc. (o que você vê na tela), de acordo com o tipo de sinal recebido.

Nos condrócitos, de acordo com os sinais que recebe de suas antenas (e há muitas delas na superfície da célula), o núcleo da célula também reagirá com diferentes respostas. 

Enquanto a antena parabólica captura/recebe sinais de satélites na forma de ondas invisíveis, os sinais celulares são transmitidos através de reações químicas. O FGFR3 é um receptor que aceita apenas sinais provenientes de moléculas (os ligantes) chamados fatores de crescimento de fibroblastos, ou FGFs. Quando um FGF se liga ao FGFR3 fora da célula, há uma transferência de uma carga elétrica, que, por sua vez, ativa outra reação química dentro da célula, de forma semelhante ao que acontece com uma cadeia de dominós (as vias de sinalização; Figura 7, Vídeo 1). 

Figura 4. Estrutura do FGFR3.   

 
Figura 5. O FGFR3 é como uma antena celular.




 Figura 6. O FGFR3 leva sinais de fora da célula ao núcleo dentro da célula.

 

FGFR3 é um freio químico em condrócitos

Nos condrócitos, os sinais provenientes do FGFR3 dão instruções ao núcleo da célula para reduzir o ritmo de multiplicação celular. Se esses sinais são transmitidos na intensidade certa, eles ajudam os condrócitos a controlar o "frenesi proliferativo" mencionado acima, e isso é importante porque há vários outros sinais que dizem aos condrócitos para se multiplicarem sem parar, o que causaria problemas de crescimento ósseo (3)

Portanto, o FGFR3 é um regulador-chave do crescimento ósseo, atuando como um freio para equilibrar o efeito de outras antenas que funcionam como aceleradores do crescimento ósseo. Em palavras simples, quando recebe um sinal de fora da célula, o FGFR3 "informa" o núcleo da célula: "ei, pare de multiplicar, tire uma soneca!". 

FGFR3 e a acondroplasia 

Enquanto em condições normais o FGFR3 ajuda os ossos a crescerem em ritmo equilibrado, na acondroplasia este receptor (esta antena) sofreu uma mutação (uma alteração em sua estrutura) e está hiperativo, tornando o freio pesado demais, bloqueando o ritmo normal de crescimento. Ele continua enviando sinais para o núcleo da célula pedindo que pare de se multiplicar mesmo quando não é necessário. Sob o efeito do FGFR3 mutante, os condrócitos entram em uma espécie de estado de hibernação, param de se multiplicar e crescer (3). Isso é crucial porque as habilidades dos condrócitos de crescer em número (proliferação) e em tamanho (hipertrofia) são os principais fenômenos que impulsionam o crescimento ósseo. Mais especificamente, o tamanho e o número de condrócitos aumentados na zona hipertrófica são considerados os mais importantes para o crescimento ósseo normal. 

Como o FGFR3 envia sinais ao núcleo da célula? 

Como vimos acima, o FGFR3 trabalha transmitindo sinais químicos ao núcleo da célula dos condrócitos através de vários “cabos”, chamados de vias de sinalização (Figura 7, Vídeo 1). Embora o número de "cabos" seja grande, parece que para os condrócitos os "cabos" principais do FGFR3 são as vias MAPK e STAT1 (Figura 7) (3). A MAPK é a via formada pelas enzimas Ras-Raf-MEK-ERK (Figura 7, à direita; revista aqui). 

Saber como o FGFR3 exerce suas funções nos condrócitos ajuda os pesquisadores a projetar e criar estratégias para controlar a sinalização excessiva do receptor, restaurando o crescimento ósseo ou aproximando-o do ritmo normal (veja abaixo). 

O Vídeo 1 é uma animação de cerca de 14 minutos que mostra como o corpo trabalha para curar uma ferida na pele, mas você só precisa assistir os primeiros 7 minutos para ver a ativação de uma via de sinalização celular. Basicamente, esta animação mostra como os sinais extracelulares ativam células chamadas fibroblastos para iniciar o processo de cicatrização da ferida. O mecanismo básico é válido para os condrócitos, embora os resultados na placa de crescimento seriam diferentes do que aqueles que vemos na animação.

 Figura 7. Vias de sinalização do FGFR3.

A ativação do FGFR3 leva à ativação das vias STAT1 e MAPK (Ras-Raf-MEK-ERK), que inibem, respectivamente, a proliferação e a hipertrofia dos condrócitos (diferenciação). Su N et al. 2014. Esta imagem é usada apenas para fins educacionais.


Vídeo 1. Ativação de uma tirosina quinase receptora (RTK) e suas vias de sinalização celulares.


Esta é uma animação de cerca de 14 minutos de duração em inglês. Ela mostra como células chamadas fibroblastos auxiliam no início da cicatrização de um ferimento na pele. O FGFR3 é uma tirosina quinase receptora (RTK) e os processos celulares apresentados aqui são simialres ao que acontece em qualquer célula, incluindo condrócitos. No entanto, lembre que em condrócitos, ante a ativação do FGFR3 as células param de se multiplicar. Fonte: DNA Learning Center by Cold Spring Harbor Laboratory. Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Tratando a acondroplasia

As estratégias para tratar a acondroplasia visam vários pontos diferentes na comunicação entre os sinais vindos de fora do condrócito (o sinal de TV) e o núcleo do condrócito (o receptor de TV).

Se qualquer estratégia quiser ser bem-sucedida, ela precisa inibir, bloquear ou reduzir a intensidade dos sinais que o FGFR3 mutante envia ao núcleo do condrócito, para que a célula possa retomar seu programa normal de crescimento. Isso é relevante porque, além do provável aumento da altura final, essas terapias potenciais poderiam ajudar a reduzir a desproporção dos membros e várias complicações neurológicas e ortopédicas frequentes, bem como melhorar a qualidade de vida dos indivíduos afetados. Vamos dar exemplos usando algumas abordagens atualmente sob investigação. Vamos seguir os canais de comunicação de fora para dentro da célula.

Nota: embora já seja possível corrigir a mutação do gene FGFR3 (edição genética) (4), que eu saiba não têm havido novas publicações neste campo até o momento. Todas as estratégias listadas aqui visam
apenas a sinalização do FGFR3: elas não "curam" a acondroplasia. Isso significa simplesmente que um indivíduo com acondroplasia tratado com uma delas ainda terá acondroplasia, independentemente de ter crescimento ósseo normal ou próximo do normal.

Armadilhas de ligantes (ligand traps)

  • TA-46
Armadilhas de ligantes são moléculas projetadas para capturar sinais de TV antes que possam alcançar as antenas na superfície da célula. Armadilhas baseadas em receptores celulares como o FGFR3, têm uma estrutura muito semelhante e esse é o caso do TA-46 (também chamado de sFGFR3; revisto aqui) (5). O TA-46 é uma versão "livre" do FGFR3, o que significa que não está ligado à superfície da célula (Figura 8). Em vez disso, ele pode circular e "capturar" sinais (os FGFs!) Antes que eles possam alcançar o FGFR3 preso à célula.

O que isso significa para acondroplasia? Em um modelo murino de acondroplasia, o TA-46 foi capaz de prevenir FGFs de ativar o FGFR3 mutante, levando a uma redução significativa da sinalização do FGFR3 (reduzindo o volume de sinais que atingiram o núcleo da célula através do FGFR3), o que por sua vez restaurou o crescimento ósseo (5). Em palavras simples, os sinais de TV não alcançariam a antena de TV (FGFR3), e a TV não mostraria nenhum programa vindo pela antena FGFR3. A empresa de biotecnologia que explora o TA-46 anunciou que iniciaria um ensaio clínico de fase 1 no primeiro trimestre deste ano.

  • Aptâmeros
Aptâmeros são moléculas pequenas projetadas para ligar-se muito especificamente a seus alvos (revisto aqui). O RBM007 é um aptâmero projetado para bloquear o FGF2, um dos principais ligantes (os "sinais de TV"!) dos FGFRs, portanto, nesse caso, também é uma espécie de estratégia de interceptação (ou armadilha) de ligantes (6). Está sendo desenvolvido para tratar a acondroplasia, de acordo com o seu desenvolvedor (aqui), mas nada específico para a acondroplasia foi tornado público ainda.

No contexto da acondroplasia, embora o FGF2 esteja presente na placa de crescimento, os ligantes FGF9 e FGF18 são considerados mais relevantes para a ativação do FGFR3 nos co
ndrócitos (3), então precisaremos ver se RBM007 é o aptâmero certo para a acondroplasia (onde estão os estudos mostrando isso?).

Aptâmeros podem ser projetados para se ligar a qualquer molécula. Por exemplo, pode-se conceber um para se ligar à parte exterior do FGFR3 da mesma maneira que um anticorpo (abaixo).

Figura 8. Armadilha de ligantes



Anticorpos

Anticorpos são moléculas criadas pelo nosso sistema imunológico para ajudar a eliminar agentes e substâncias estranhas que invadem o corpo. No entanto, é possível criar anticorpos específicos contra praticamente qualquer alvo que você possa imaginar e isso foi feito com o FGFR3. Existem vários anticorpos contra o FGFR3 descritos na literatura e um deles, o B-701 (anteriormente R3Mab; revisto aqui) (7), está sendo explorado por uma empresa de biotecnologia para alguns tipos de câncer influenciados pelo FGFR3 (aqui) e acondroplasia (aqui).

Na acondroplasia, o B-701 se ligaria ao FGFR3, impedindo a ancoragem dos FGFs, e dessa forma funcionaria como um guarda-chuva sobre a antena FGFR3 (Figura 9). Em outras palavras, após a ligação do anticorpo ao FGFR3, os FGFs (os sinais de TV!) Não seriam capazes de alcançar e ativar a antena, de modo que seus sinais não alcançariam o núcleo do condrócito.

Uma questão ainda sem resposta é se um anticorpo, geralmente uma molécula grande, seria capaz de alcançar o FGFR3 dentro da placa de crescimento, um tecido muito denso (como vimos acima), já que apenas moléculas pequenas são capazes de penetrar e circular dentro da placa de crescimento (2). Embora vários anticorpos anti-FGFR3 tenham sido desenvolvidos até o momento, não consegui encontrar nenhum estudo mostrando claramente qualquer um deles explorado no contexto da placa de crescimento. O desenvolvedor do B-701 afirma ter completado estudos pré-clínicos (aqui), mas nada foi publicado sobre eles ainda.



Figura 9. Um anticorpo cobre o FGFR3 e previne a ligação de FGFs.

 
Inibidores da tirosina quinase (tyrosine quinases; TKIs) 


TKIs são pequenas moléculas que têm afinidade com alguns pontos especiais na parte do corpo das antenas celulares que se encontra no interior da célula (chamados domínios de tirosina quinase), onde acontecem as reações químicas que irão ativar as vias químicas.

Quase todas as pesquisas feitas com TKIs são focadas na terapia do câncer, uma vez que as células cancerígenas usam antenas como o FGFR3 para impulsionar seu próprio crescimento, multiplicação, sobrevivência e capacidade metastática. Ao bloquear antenas
relevantes de células cancerígenas, novas terapias contra o câncer têm se mostrado mais eficazes do que as mais antigas.

Vá até a Figura 4 novamente para ver onde o domínio da tirosina quinase do FGFR3 está localizado. As reações químicas que ocorrem nesse domínio interno determinam a s
ubsequente transmissão de sinal do FGFR3 para o núcleo.

Assista ao Vídeo 2 para ver como o TKI imatinibe funciona. A antena alvo do imatinibe não é o FGFR3, mas o mecanismo de ação é similar.

Video 2. Mecanismo de ação do imatinibe, um TKI.




Muitos TKIs com ação contra FGFRs já foram descritos (revistos aqui), e um deles, o BGJ398 (infigratinib), está sendo explorado especificamente na acondroplasia após um recente estudo mostrar que ele restaurou o crescimento ósseo em um modelo animal, sem maiores problemas com segurança e em doses muito inferiores às necessárias para tratar o câncer (8).

Similarmente ao imatininb (Vídeo 2), o infigratinib liga-se àqueles pontos na parte intracelular do FGFR3 e bloqueia a capacidade do receptor ativado de realizar a transmissão do sinal ao núcleo da célula. Em outras palavras, o FGFR3 continua recebendo sinais de fora, mas não pode entregá-los ao núcleo da célula.
 

CNP e análogos do CNP (ex .: vosoritide, TransCon-CNP)

Vosoritide é uma cópia melhorada de uma molécula natural produzida pelo nosso corpo chamada CNP. O CNP funciona controlando naturalmente a quantidade de sinais que o FGFR3 transmite ao núcleo da célula, inibindo a via da MAPK (Figura 9). Em vários estudos em modelos animais (revisado aqui), vosoritide levou à melhora significativa do crescimento ósseo. O estudo de fase 2 com vosoritide mostrou uma melhora de cerca de 40-50% na velocidade de crescimento ósseo em crianças sob tratamento durante 30 meses (aqui). Atualmente, está em fase 3 de testes clínicos em crianças com acondroplasia (aqui). TransCon-CNP, outro análogo do CNP está previsto para entrar em desenvolvimento clínico em breve (aqui).

Meclozina / Meclizina


A meclozina é uma antiga droga (anti-histamínico) contra enjoo de movimento que demonstrou funcionar de maneira semelhante ao CNP, inibindo a via da MAPK em modelos animais de acondroplasia, restaurando parcialmente o crescimento ósseo (Figura 9) (9-12). No ano passado, durante a reunião da Sociedade Internacional de Displasia Esquelética (ISDS 2017), o grupo japonês que trabalha com meclozina anunciou planos para iniciar um estudo de fase 1 até o final de 2017 ou início de 2018, mas não há indicação formal de que este estudo começou ou está em andamento (nenhum registro de ensaios clínicos ou notícias divulgadas até o momento).

Figura 9. Sítios de ação de diversas moléculas sendo exploradas para o tratamento da acondroplasia. 


Note que tanto o CNP como a meclozina funcionam na via da MAPK (RAS-RAF-MEK-ERK). A31 e NF449 são TKIs anti-FGFR3 não mais explorados (até onde sabemos). O P3 é um peptídeo com alta afinidade pelo FGFR3 e teria um efeito similar ao de um anticorpo, mas não tem havido novas publicações sobre ele até o momento (até onde sabemos). Fonte: Matsushita M et al. 2013. Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Mais 

Várias outras estratégias revisadas em outros artigos deste blog foram descritas recentemente em estudos que trabalham com o FGFR3, mas principalmente para o câncer. Creio que a mais interessante é a molécula fluazurona (revista aqui), uma droga antiga usada como acaricida animal que demonstrou ser eficiente contra o FGFR3 em modelos de câncer (13). 

A fluazurona já foi amplamente testada e usada em muitas espécies de animais durante décadas, sem qualquer questão de segurança relevante. Também é de baixo custo, e seria muito confortável de usar se provada ser eficiente na acondroplasia e segura em humanos.

A fluazurona está à disposição, esperando que um pesquisador a explore em um modelo apropriado de acondroplasia e aproveite a iniciativa de "Reaproveitamento de Medicamentos" para doenças raras patrocinada pela FDA. 

E finalmente...

Estatinas 


As estatinas são um grupo de drogas usadas principalmente para diminuir os níveis de colesterol em indivíduos de alto risco para doença cardiovascular (DCV) ou naqueles que já tiveram eventos cardiovasculares (14,15). Indivíduos com hipercolesterolemia familiar, incluindo crianças com mais de 8 anos de idade, são considerados com maior risco de DCV e, por essa razão, a terapia com estatinas também é recomendada para esse grupo (15). 

Não obstante, é interessante saber que as estatinas também têm sido usadas em crianças e adolescentes com vários distúrbios em que o objetivo não é diminuir os níveis de colesterol. Por exemplo, as estatinas têm sido usadas para aumentar (!) os níveis de colesterol em uma condição genética chamada síndrome de Smith-Lemli-Opitz, que causa diminuição da síntese do colesterol (16). Outros distúrbios em que as estatinas também foram usadas em indivíduos jovens incluem pré-eclâmpsia (em mulheres grávidas) (17), uma forma genética de doença renal policística (18), anemia falciforme (19), progéria (20), autismo (21) e na neurofibromatose tipo 1 (NF1), uma desordem genética acompanhada de características de autismo (22-26).

Aspectos de segurança da terapia com estatina em crianças 


Existe uma questão universal sobre os riscos do uso de estatinas em crianças, porque o colesterol é a molécula que forma a base estrutural de muitos agentes biológicos importantes (por exemplo, vários hormônios) que impulsionam o desenvolvimento normal do corpo. 

Já existe consenso sobre o uso de estatinas em crianças que têm níveis elevados de colesterol, pois isso pode protegê-las de futuras doenças cardiovasculares, mas e quanto ao uso de estatinas em crianças com níveis normais de colesterol? A questão básica é: qual é o risco para uma criança em crescimento se reduzirmos demais os níveis de colesterol? 

Além disso, como o uso prolongado de estatinas tem sido associado ao aumento do risco de aparecimento de diabetes mellitus tipo 2 (DM2) em adultos, existe também preocupação com o risco da terapia com estatina a longo prazo no desenvolvimento de DM2 na população pediátrica, especialmente em crianças que não têm níveis elevados de colesterol (27; evidência fraca). 

Para abordar questões importantes como essas, os aspectos de segurança foram exaustivamente examinados em vários estudos com estatinas realizados em crianças com hipercolesterolemia com mais de 8 anos de idade (pré-púbere e puberal). Nestes estudos (a maioria de curto/médio prazo) não foram identificados efeitos nocivos das estatinas no crescimento ou desenvolvimento corporal (28,29). Além disso, há pelo menos dois estudos acompanhando pacientes jovens por até quatro anos, nos quais não foram observados efeitos deletérios causados ​​ pelas estatinas em termos de crescimento ou desenvolvimento (20,30). 

Vimos que as estatinas foram usadas em outras indicações clínicas em crianças, adolescentes e mulheres grávidas e os relatos não descrevem nenhum evento adverso relevante ou dano indevido nesta população. Devido ao efeito esperado das estatinas na redução dos níveis de colesterol, em todos esses estudos os pesquisadores ficaram de olho no perfil lipídico dos participantes do estudo. Em todos os estudos acima referidos, os níveis de colesterol diminuíram, mas não houve nenhum caso relatado de colesterol caindo fora da faixa normal (17-26). 

Em resumo, embora ainda haja necessidade de verificar se há consequências negativas a longo prazo devido ao uso crônico de estatinas em crianças, ao mesmo tempo, não há evidências de que o uso crônico de estatinas cause ou causaria danos a essa população.

Estatinas e as RASopatias

Como vimos acima, uma das condições clínicas em que as estatinas foram usadas é a NF1, uma das RASopatias. Os poucos visitantes veteranos deste blog possivelmente se lembrarão de que já analisamos as RASopatias aqui, um grupo de desordens genéticas que são caracterizadas por mutações em enzimas que regulam a via da MAPK (esta não é exatamente a principal via de sinalização usada pelo FGFR3?). O nome diz tudo: a RAS é a primeira enzima na via da MAPK (Figura 6). Nesse artigo, revisamos um trabalho interessante em que os pesquisadores usaram um análogo de CNP que não está mais sendo explorado, chamado NC-2, para reduzir a sinalização através da via MAPK em um modelo de neurofibromatose (31). 

A hipótese por trás do uso de estatinas na NF1 é que essas drogas poderiam ajudar a melhorar a aprendizagem e habilidades comportamentais devido a seus efeitos em algumas enzimas, como a Ras, que são consideradas responsáveis pelos distúrbios das funções cognitivas na NF1. 

Estatinas na acondroplasia 

Você também já deve ter verificado o artigo anterior deste blog, publicado em 2014, onde revisamos um convincente estudo mostrando que as estatinas eram capazes de promover o crescimento ósseo na acondroplasia, embora o mecanismo exato para explicar o efeito não fosse totalmente elucidado (32). Espere um minuto, mas acabamos de dizer que as estatinas podem controlar a via da MAPK, não foi? 

As estatinas foram investigadas pelo grupo do Dr. Pavel Krejci em 2017, quando verificaram que essas drogas não bloqueavam a sinalização do FGFR3, embora os modelos usados reproduzissem apenas parcialmente um modelo de displasia óssea por FGFR3 (33). 

Portanto, a questão permanece sobre como as estatinas promoveram o crescimento ósseo na acondroplasia no estudo de Yamashita e cols (32). 

O estudo das estatinas na Síndrome de Noonan, uma RASopatia 

Podemos encontrar algumas pistas para responder a essa questão com base nos achados deste interessante estudo que me levou a escrever este artigo, onde os pesquisadores abordaram se as estatinas seriam úteis para tratar o retardo de crescimento encontrado na Síndrome de Noonan (NS), outra RASopatia (1).

Na NS, uma enzima chamada SHP2 sofreu uma mutação e se tornou hiperativa. A SHP2 modula a atividade de várias outras enzimas, incluindo Ras e ERK, que fazem parte da via da MAPK (1). A SHP2 mutante aumenta a atividade da via MAPK e isso causa o comprometimento do crescimento ósseo na SN, entre outras anormalidades.

Tajan e colaboradores (1) realizaram uma série de testes em condrócitos portadores de uma SHP2 mutante causadora de NS e observaram que a mutação na SHP2 tornou a via MAPK mais ativa, o que, por sua vez, levou a uma zona hipertrófica reduzida nas placas de crescimento de camundongos NS, em comparação com camundongos normais (tipo selvagem, WT). É importante observar que esse efeito inibitório foi mais pronunciado na zona hipertrófica inicial ou pré-hiperprófica (Figura 2), que é uma das zonas de placa de crescimento onde o FGFR3 é mais ativo (3).

Para testar se a via MAPK estava hiperativa em Condrócitos NS, eles usaram um inibidor de MEK chamado U126 (MEK é a enzima a montante na via MAPK que ativa ERK), que restaurou o tamanho da zona hipertrófica na placa de crescimento. Você pode aprender mais sobre estudos com drogas destinadas a bloquear o caminho da MAPK aqui. Os mesmos resultados foram obtidos quando utilizaram rosuvastatina, a mesma estatina utilizada pelo grupo que explorou o uso de estatinas na acondroplasia (32). 

Em outras palavras, o estudo de Tajan e cols. (1) é o segundo que explora o uso de uma estatina para restaurar o crescimento ósseo, reduzindo a atividade de uma das mais importantes vias enzimáticas para a sinalização do FGFR3 em condrócitos. 

Desde que já há evidências sólidas (mas não definitivas) explicando o mecanismo de ação da estatina na placa de crescimento, e que as evidências de segurança atuais não apontam para danos específicos ao desenvolvimento de crianças expostas sob uso prolongado de estatinas, penso que há base razoável para se testar estatinas em estudos clínicos em crianças com acondroplasia. 

Pesquisadores em busca de soluções terapêuticas para a acondroplasia podem achar interessante que, em um estudo antigo com estatinas em crianças com hipercolesterolemia no qual um dos aspectos de segurança foi o desenvolvimento dos participantes, houve um leve aumento na altura em crianças expostas à estatina comparadas àquelas que utilizaram placebo (34, citado por 1; basta verificar a tabela de características da população). 

As estatinas não se acumulariam por muito tempo no corpo. Em quase todos os casos, os eventos adversos relacionados ao seu uso foram temporários, sem sequelas permanentes. As estatinas são drogas orais de baixo custo. Pesquisadores desenvolvendo estatinas em ambientes clínicos para a acondroplasia teriam vários biomarcadores estabelecidos para verificar a segurança e a resposta ao tratamento. O que eles estão esperando?

Referências

1. Tajan M et al. Noonan syndrome-causing SHP2 mutants impair ERK-dependent chondrocyte differentiation during endochondral bone growth. Hum Mol Genet. 2018 Apr 12. doi: 10.1093/hmg/ddy133.

2. Williams RM et al. Solute transport in growth plate cartilage: in vitro and in vivo. Biophys J 2007; 93(3):1039-50.

3. Ornitz DM and Legeai-Mallet L. Achondroplasia: Development, pathogenesis, and therapy. Dev Dyn 2017;246(4):291-309.

4. Wojtal D et al. Spell Checking Nature: Versatility of CRISPR/Cas9 for Developing Treatments for Inherited Disorders. Am J Hum Genet 2016;98(1):90-101.

5. Garcia S et al. Postnatal soluble FGFR3 therapy rescues achondroplasia symptoms and restores bone growth in mice.Sci Transl Med 2013;5(203):203ra124.

6. Jin L et al. Dual Therapeutic Action of a Neutralizing Anti-FGF2 Aptamer in Bone Disease and Bone Cancer Pain. Mol Ther. 2016 Nov;24(11):1974-86.

7. Qing J et al. Antibody-based targeting of FGFR3 in bladder carcinoma and t(4;14)-positive multiple myeloma in mice. J Clin Invest 2009;119(5):1216-29.

8. Komla-Ebri D et al. Tyrosine kinase inhibitor NVP-BGJ398 functionally improves FGFR3-related dwarfism in mouse model. J Clin Invest. 2016 May 2;126(5):1871-84.

9. Matsushita M et al. Meclozine facilitates proliferation and differentiation of chondrocytes by attenuating abnormally activated FGFR3 signaling in achondroplasia. PLoS One 2013; 8(12):e81569.

10. Matsushita M et al. Meclozine promotes longitudinal skeletal growth in transgenic mice with achondroplasia carrying a gain-of-function mutation in the FGFR3 gene. Endocrinology 2015;156(2):548-54.

11. Matsushita M et al. Maternal administration of meclozine for the treatment of foramen magnum stenosis in transgenic mice with achondroplasia. J Neurosurg Pediatr 2017;19(1):91-95.

12. Matsushita M et al. Clinical dosage of meclozine promotes longitudinal bone growth, bone volume, and trabecular bone quality in transgenic mice with achondroplasia. Sci Rep 2017;7(1):7371.

13. Ke K et al. In silico prediction and in vitro and in vivo validation of acaricide fluazuron as a potential inhibitor of FGFR3 and a candidate anticancer drug for bladder carcinoma. Chem Biol Drug Des 2017;89(4):505-513.

14. Catapano AL et al. 2016 ESC/EAS Guidelines for the Management of Dyslipidaemias. Eur Heart J 2016;37(39):2999-3058.

15. Jellinger PS et al. American Association of Clinical Endocrinologists and American College of Endocrinology Guidelines for Management of Dyslipidemia and Prevention of Cardiovascular Disease. Endocr Pract 2017;23(Suppl 2):1-87.

16. Wassif CA et al. A placebo-controlled trial of simvastatin therapy in Smith-Lemli-Opitz syndrome. Genet Med 2017; 19(3):297-305.

17. Costantine MM et al. Safety and pharmacokinetics of pravastatin used for the prevention of preeclampsia in high-risk pregnant women: a pilot randomized controlled trial. Am J Obstet Gynecol 2016;214(6):720.e1-720.e17.

18. Cadnapaphornchai MA et al. Effect of statin therapy on disease progression in pediatric ADPKD: design and baseline characteristics of participants. Contemp Clin Trials 2011; 32(3):437-45. note: several more recent studies by these authors in pediatric population also available through Pubmed.

19. Hoppe C et al. Simvastatin reduces vaso-occlusive pain in sickle cell anaemia: a pilot efficacy trial. Br J Haematol 2017; 177(4):620-9.

20. Gordon LB et al. Clinical Trial of the Protein Farnesylation Inhibitors Lonafarnib, Pravastatin, and Zoledronic Acid in Children With Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome. Circulation 2016; 134(2):114-25.

21. Moazen-Zadeh E et al. Simvastatin as an Adjunctive Therapy to Risperidone in Treatment of Autism: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial. J Child Adolesc Psychopharmacol 2018;28(1):82-89.

22. Krab LC et al. Effect of simvastatin on cognitive functioning in children with neurofibromatosis type 1: a randomized controlled trial. JAMA 2008;300(3):287-94.

23. Acosta MT et al. Lovastatin as treatment for neurocognitive deficits in neurofibromatosis type 1: phase I study. Pediatr Neurol. 2011 Oct;45(4):241-5.

24. van der Vaart T et al. Simvastatin for cognitive deficits and behavioural problems in patients with neurofibromatosis type 1 (NF1-SIMCODA): a randomised, placebo-controlled trial. Lancet Neurol 2013;12(11):1076-83.

25. Payne JM et al. Randomized placebo-controlled study of lovastatin in children with neurofibromatosis type 1.Neurology. 2016 Dec 13;87(24):2575-2584.

26. Stivaros S et al. Randomised controlled trial of simvastatin treatment for autism in young children with neurofibromatosis type 1 (SANTA). Mol Autism 2018; 22:9-12.

27. Joyce NR et al. Statin use and the risk of type 2 Diabetes Mellitus in children and adolescents. Acad Pediatr 2017;17(5):515-22.

28. Humphries SE et al. The UK Paediatric Familial Hypercholesterolaemia Register: Statin-related safety and 1-year growth data. J Clin Lipidol 2018; 12 (1): 25-32. Free access.

29. Vuorio A et al. Statins for children with familial hypercholesterolemia. Cochrane Database Syst Rev 2017;7:CD006401. note: several more recent studies by these authors in pediatric population also available through Pubmed.

30. Langslet G et al. A 3-year study of atorvastatin in children and adolescents with heterozygous familial hypercholesterolemia. J Clin Lipidol. 2016;10(5):1153-62.

31. Ono K et al. The ras-GTPase activity of neurofibromin restrains ERK-dependent FGFR signaling during endochondral bone formation. Hum Mol Genet 2013;22(15):3048-62.

32. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014; 513: 507–11.

33. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2017 Sep;25(9):1522-1530. doi: 10.1016/j.joca.2017.05.014. Epub 2017 Jun 3.

34. de Jongh S et al. Efficacy and safety of statin therapy in children with familial hypercholesterolemia: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial with si
mvastatin. Circulation 2002;106(17):2231-7.