ŻRÓDŁO: tratando-acondroplasia.blogspot.br/2013/09/a-new-ligand-trap-strategy-to-treat.html NOWA STRATEGIA PUŁAPKI LIGANDOWEJ W CELU LECZENIA ACHONDROPLAZJI Wprowadzenie 18 września opublikowano bardzo interesujące materiały opisujące nową strategię terapeutyczną dotyczącą achondroplazji. Badania francuskiej grupy pod przewodnictwem Elvire Gouze (1) przedstawiają nowe podejście i po krótce je tu omówimy. Niemniej jednak, byśmy mogli zrozumieć jak ta nowa potencjalna metoda leczenia działa, myślę że warto przyjrzeć się z grubsza mechanizmowi wywołującemu achondroplazję. W tym blogu znajdują się inne artykuły opisujące ten temat, ale zawsze staram się wprowadzać nowe szczegóły lub informacje byśmy mogli powiększać zasób naszej wiedzy. Trochę informacji o molekularnym mechanizmie achondroplazji Achondroplazję wywołuję pojedyńcza zamiana (mutacja) w sekwencji genu FGFR3, który produkuje białko znane nam pod nazwą Receptora dla Czynnika Wzrostu Fibroblastów Typu 3 (FGFR3) FGFR3 jest tym, co nazywamy receptorem tyrozyny kinazy (enzym). Nazywany jest receptorem, bo umieszczony jest wzdłuż membrany komórkowej chondrocytów, aby „czekał” na odpowiednią stymulację, która przychodzi spoza komórki (Rysunek 1). Innymi słowy, jako receptor, FGFR3 „otrzymuje” sygnały od ciała, tak jak antena, i przenosi te sygnały do wnętrza komórki. Receptory te są dość specyficzne i zareagują tylko na określone przekaźniki. W przypadku FGFR3, tylko niektóre molekuły, zwane Fibroblastwoymi Czynnikami Wzrostu (FGFs), będą w stanie uruchomić antenę. W rzeczy samej, wcześniejsze prace wykazały, że FGFR3 ma swoich „preferowanych” klientów (lub – jak nazywają ich naukowcy – ligandy). Z rodziny 23 (dwudziestu trzech) FGFs – zdaje się, że tylko FGF9 (2) i FGF18 (3) są głównymi ligandami uaktywniającymi antenę FGFR3. Rysunek 1. FGFR3 jest zlokalizowany wzdłuż membrany komórkowej i gotowy do odebrania sygnału od FGFs [ zdaje się, że „s” na końcu FGF oznacza w tym artykule liczbę mnogą a nie część nazwy, na wszelki wypadek będę zostawiał to „s”] Aktywacja FGFR3 zaczyna się, gdy dwa FGFs sczepią się z dwoma receptorami. Z pomocą pobliskiej molekuły podobnej do heparyny, zwanej HSPG (od Heparyna, Siarczan, Proteogikan) związek utworzony przez dwa FGFR3 i dwa FGF, zwany dimerem, spowoduje przegrupowanie wewnętrznej sekcji dwóch receptorów, doprowadzając do transferu niektórych jonów fosforowych (upraszczam), co wiąże się również z transferem energii. Jest to początek tego, co nazywamy sygnałową kaskadą lub ścieżką (Rysunek 3). Jeden po drugim, inne sąsiadujące białka zostaną przyciągnięte i dalej kierują chemiczny sygnał do innych aż sygnał dotrze do jądra komórkowego Rysunek 2. Dimer FGF-FGFR (ze strony laboratorium dr Moosa Mohammadi-ego) W normalnych warunkach, żywot dimera nie trwa długo. Istnieją systemy “dozorcze” wykrywające aktywowane molekuły, który kieruje je na przetworzenie lub rozpad. Działają jak systemy kontrolne by utrzymać reakcje chemiczne komórki w stanie równowagi. Rysunek 3. Sygnałowa kaskada FGFR3 FGFR3 i achondroplazja FGFR to kluczowe białka podczas rozwoju poczętego dziecka w łonie/macicy. Po urodzeniu jednak, pomimo iż FGFR3 jest nadal produkowane przez kilka rodzajów kmórek ciała, wygląda na to, że główną rolę receptory te odgrywają w regulacji wzrostu kości. FGFR3 jest produkowane zasadniczo przez chondrocyty ulokowane w bardzo specjalnych rejonach znajdujących się w ostatecznych środkach długich kości oraz także w innych kościach ciała, które nazywane są płytkami wzrostu. W normalnych warunkach, działając wspólnie z kilkoma innymi białkami oraz czynnikami, FGFR3 kontroluje jak chondrocyty rozmnażają się, dojrzewają i tworzą miejsce dla nowo formującej się kości. W tej skomplikowanej układance FGFR3 jest naturalnym hamulcem, które redukuje zdolność chondrocytów do pomnażania się i starzenia (dojrzewania). Jednakże, w przypadku achondroplazji, napiętnowana mutacją G380R FGFR3 czyni dimer bardziej stabilnym, aktywnym przez dłuższe okresy czasu.Wystarczy to by „przepełnić” jądra komórkowe sygnałem „mówiącym”: stop, nie rozmnażajcie się. Ten przerost sygnałów jest przyczyną zachamowania wzrostu, który obserwujemy w Achondroplazji. Zatrzymanie receptora-pracoholika Od czasu uruchomienia tego bloga, przeanalizowaliśmy wiele potencjalnych strategii mających pokonać super aktywne FGFR3. Więcej informacji na ten temat znajdziesz klikając na linki znajdujące się u góry na tej stronie internetowej. Możesz też wybrać preferowany język. Dostępna jest więc duża liczba potencjalnych terapii, które czekają jedynie na inwestycje. Badania Pani Garcii i jej ludzi jest jedynie najnowszym opublikowanym. Przyjrzyjmy się głównym tezom tego badania. Wyłapywanie czynników wzorstu fibroblastów (FGFs) Koncepcja przedstawiona przez dr GOUSE i jej grupę mówi o tym, że jeśli utworzymy wolną formę FGFR3, z którą będą mogły się łączyć ich ligandy, wtedy mniej tych ligand wiązałoby naprawione/ustawione FGFR3 (FGFR3 ulokowane wzdłuż błony) by generować sygnały kaskadowe FGFR3. [TRUDNO TO TŁUMACZYĆ M.CZ. ] Z drugiej strony, ponieważ wolne FGFR3 nie jest połączone z innymi wewnątrzkomórkowymi białkami reaguje to na jego aktywację – sygnał w ogóle nie zostaje przekazany. Jeśli sygnał nie zostaje przekazany, wówczas negatywne efekty FGFR3 na płytki wzrostu chondrocytów kończą się i komórki mogą się pomnażać, przywracając tempo wzrostu. Z podobną strategią mieliśmy doczynienia kilka miesięcy temu w tym artykule [ARTYKUŁ: tratando-acondroplasia.blogspot.ie/2013/03/treating-cancer-by-capturing-fibroblast.html]. Badacze stworzyli molekułę, która jest częścią FGFR1 (uprzednio FP-1039), i wykorzystali ją w kilku modelach raka, gdzie FGFRs odgrywają rolę istotnych czynników. Ten związek był w stanie uniemożliwić komórkom rakowym korzystanie z aktywacji FGFRs. (5) Co ważne, badania nad tym związkiem pozwoliły odkryć, że ligandami, które wykazują większą podatność były dokładnie FGFR9 oraz FGFR18. W badaniach Garcii i jej kolegów, pracowali on z rozpuszczalną kopią ludzkiego FGFR3 (sFGFR3), które wstrzykiwali dwa razy w tygodniu młodym rosnącym zwierzętom, które posiadały tą samą mutację (G380R) w FGFR3, a zatem posiadającym podobne objawy jak achondroplazja – krótkie kości długie, okrągła czaszka, zwężenie kanału kręgowego itd. Zaobserwowali uderzające reakcje we wszystkich mierzonych parametrach. Czas terapii wynosił trzy tygodnie, i zdaje się, że myszom poddanym działaniu FGFR3 udało się przywrócić pełny wzrost (przynajmniej w przypadku najwiekszej przetestowanej dawki) (Rysunek 4). Rysunek 4. Myszy G380R+. Jedna, która nie przeszła terapii FGFR3 I druga, która ją przeszła. Myszy z achondroplazją. (A) Nie leczona, (B) Leczona Zbadali on płytki wzrostu nieleczonych i leczonych zwierząt kontrolnych (dziki typ) oraz chorych. Odkryli, że u poddanych terapii chorych zwierząt doszło do widocznej odbudowy normalnej architerktury płytek wzrostu. Nawet u zwierząt kontrolnych pojawił się dodatkowy wzrost w porównaniu do nieleczonych zwierząt kontrolnych. Poszukiwali oni również dowodu na to, że sFGFR3 trafia do płytek wzrostu (pamiętajmy, że płytki wzrostu uważa się za twardą barierę dla dużych molekuł) i udało im się wykryć sFGFR3 wewnątrz płytek wzrostu. Weryfikowali oni również, czy oczekiwane ligandy (FGFR9 oraz FGF18) będą łączyć się z sFGFR3 i potwierdzili, że te ligandy zostały uwięzione przez eksperyentalny związek. Co więcej, potwierdzili oni również rodzaj oddziaływania wywieranego przez FGFR3, które pokazywało, że klasyczna kaskada FGFR3 – uważana za odpowiedzialną za swoje efekty w chondrocytach – była hamowana, gdy testowane komórki były poddane działaniu sFGFR3 oraz tych preferowanych ligand. Ponadto, naukowcy również przebadali kilka organów oraz tkanek zwierząt, które przetestowano i nie znaleziono żadnych śladów toksyczności. Pytania Wyniki są oszałamiające - przedstawiają związek, który zdaje się być wystarczająco efektywny oraz jednocześnie bezpieczny. Rozsądnym wydaje się powiedzieć, że naukowcom udało się udowodnić, że ich związek działa. Mimo wszystko, nie mogliśmy się oprzeć by nie zwrócić uwagę na kilka aspektów. Na zwierzętach przetestowali dwie różne dawki (0.25mg/kg oraz 2.5mg/kg). Gdy przyglądamy się zdjęciom zwierząt dostarczonych w pełnej papierowej wersji możemy zobaczyć, że zwierzęta potraktowane najmniejszą dawką nie uzyskały tego samego rozmiaru, co zwierzęta kontrolne. Z drugiej strony, chore zwierzęta leczone największą dawką urosły bardziej niż nieleczone zwierzęta kontrolne (Rysunek 2 w całym artykule). Co więcej, drugie zwierzę ma bardziej prześwietlony/przezroczysty kręgosłup niż leczone zwierze kontrolne, w sposób który przypomina mi wzór widziany u zwierząt poddanym testom oddziaływania przez CNP w badaniach Yasody i jej/jego kolegów. (6) Szanując prawa autorskie do zdjęć – umieszczam tylko zdjęcia, które już są dostępne w sieci, zawsze podając ich źródło – nie mogę umieścić tutaj zdjęcia japońskiej myszy, ale zachęcam was do sprawdzenia odnośnika 6-tego i do przyjrzenia się zdjęciu, które znajduje się w tym artykule. Porównajcie oba leczone zwierzęta (możecie je porównać ze zwierzęciem B na rysunku 4 powyżej). Możliwym jest, że w zależności od użytej dawki, terapia za pomocą sFGFR3 może doprowadzić do przerostu u leczonych zwierząt – w ten sam sposób jak w przypadku CNP – przynajmniej w przypadku myszy. Chociaż badacze ukazali różne dowody, iz sFGFR3 działa poprzez więzienie FGF9 oraz FGF18 – wymaga to jednak dalszych badań. Ponieważ interakcja pomiędzy FGF, FGFR3 oraz HSPG wymaga by znajdowały się one wszystkie w tym samym obszarze istotnym jest by rozumieć dokładny mechanizm działania FGFR3. Gdy pierwsze testy z GSK3052230/FP-1039 zostały ujawnione, dr. Moosa Mohammadi – ekspert w dziedzinie oddziaływań molekuł FGF-FGFR - wspomniał, że uwięzianie ligandowe nie może być powodem do udowadniania działania związku, ale tego, że dojdzie do konkurowania z naturalnym receptorem o HSPGs. (7) Podobnie może być w przypadku sFGFR3. Niemniej jednak, te wątpliwości nie podważają zalet tego związku. No i, myśląc niezależnie, to badanie dostarcza więcej dowodów na to, że prawdopodobnie poprzednie badania, które dochodziły do wniosku, że płytki wzrostu są przeogromną barierą dla dużych molekuł najwyraźniej pominęły jakieś aspekty bilogii tych strktur. Przyjrzeliśmy się temu tematowi w poprzednimartykule (tratando-acondroplasia.blogspot.br/2012/03/last-stronghold-growth-plate-cartilage.html), chociaż opublikowano ostatnio więcej dowodów na to, że większe molekuły są w stanie dotrzeć do chondrocytów wewnątrz płytek wzrostu (8; przeanalizowane tu: tratando-acondroplasia.blogspot.br/2013/04/new-evidence-of-mechanism-of-action-of.html). To dobra okazja by przyjrzeć się tym koncepcjom. Wniosek Wydaje mi się, że badacze przedstawili zadziwiającą potencjalną terapeutyczną opcję, jeżeli chodzi o leczenie achondroplazji. Nadal określenia wymaga jaka jest właściwa dawka, którą należy dalej testować, jak wpłynie ona na większe zwierzęta i jak ciało będzie sobie z nią radzić (jak FGFR3 będzie ulegać metabolizmowi oraz eliminowane) oraz jak przeprowadzić adekwatne testy bezpieczeństwa zanim zacznie się myśleć o testach na ludziach. Niektóre z tych testów – by można je zakończyć - wymagają zainteresowania ze strony przemysłu biotechnicznego oraz farmaceutycznego. W tym aspekcie, ten drugi związek wykorzystujący koncepcję pułapek ligandowych, GSK3052230/FP-1039, ma przewagę – jest już w FAZIE 1 (clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT00687505?term=FP-1039&rank=2). (9) Może was również zainteresować artykuł opublikowany przez „Science Now” autorstwa Mitcha Lesliego, z którego pochodzi rysunek 4 w tym artykule i który dostarcza wiedzy na temat badań z sFGFR3, włączając w to opinię najważniejszych badaczy w tej dziedzinie, takich jak dr William Horton. Kończąc, czujny rodzic dziecka chorego na achondroplazję (autor bloga „Beyond Achondroplasia”) odnalazł kolejny projekt zajmujący się odmiennyą fromą rozpuszczalnego FGFR3. Prace nad nim trwają w USA i sponsorowane są przez NIH. Więcej informacji na ten temat można znależć na stronie projectreporter.nih.gov/project_info_description.cfm?aid=8476987&icde=14698160. (10) Żadne wyniki nie zostały jeszcze opublikowane, ale badacz opisuje, że testy już przeprowadzone także przywróciły wzrost kości w modelu zwierzęcym. Bibliografia: 1. Garcia S et al. Postnatal soluble FGFR3 therapy rescues achondroplasia symptoms and restores bone growth in mice. Sci Transl Med 2013;5:203ra124. 2. Garofalo S et al.Skeletal dysplasia and defective chondrocyte differentiation by targeted overexpression of fibroblast growth factor 9 in transgenic mice. J Bone Miner Res 1999; 14 (11): 1909-15. Free access. 3. Davidson D et al. Fibroblast growth factor (FGF) 18 signals through FGF Receptor 3 to promote chondrogenesis. J Biol Chem 2005; 280: 20509-15. Free access. 4. Horton W. Molecular pathogenesis of achondroplasia. GGH 2006; 22 (4): 49-54. Free access. 5. Harding TC et al. Blockade of Nonhormonal Fibroblast Growth Factors by FP-1039 Inhibits Growth of Multiple Types of Cancer. Sci Transl Med 2013;5:178ra39. 6. Yasoda A and Nakao K. Translational research of C-type natriuretic peptide (CNP) into skeletal dysplasias. Endocrine J 2010; 57 (8): 659- 66. Free access. 7. News and analysis. Deal watch: HGS and FivePrime in FGF ligand trap deal. Nat Rev Drug Discov 2011;10(5):328. 8. 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. doi: 10.1093/hmg/ddt162. 9. Tolcher A et al. Preliminary results of a dose escalation study of the fibroblast growth factor(FGF) “trap” FP-1039 (FGFR1:Fc) in patients with advanced malignancies. 22nd EORTC-NCI-ACR symposium on molecular targets and cancer therapeutics, November 16-19, 2010. Berlin, Germany. Free access. 10. Ghivizzani SC. Delivery of soluble FGFR3 as a treatment for achondroplasia. National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases. 2013; Project Number: 5R01AR057422-04. [Tłumaczenie własne, może zawierać błędy.] [Proszę kliknąć na link do źródła – w ramach wdzięczności za publikację.] ŻRÓDŁO: tratando-acondroplasia.blogspot.br/2013/09/a-new-ligand-trap-strategy-to-treat.html
Posted on: Wed, 20 Nov 2013 21:46:33 +0000
Trending Topics
Recently Viewed Topics
© 2015