Digoxine voor congenitale erytrocytose als gevolg van opwaarts gereguleerde hypoxiedetectie

De studie zal digoxine onderzoeken om de hypoxische respons bij congenitale erytrocytose te remmen als gevolg van kiemlijnmutaties die resulteren in opwaarts gereguleerde hypoxiewaarneming. Deze vormen van aangeboren erytrocytose, gekenmerkt door verhoogde niveaus van hypoxie-induceerbare factor (HIF)-1 en/of HIF-2, zijn het gevolg van mutaties van VHL (von Hippel Lindau), EGLN1 (coderend voor prolylhydroxylase 2 [PHD2]) en EPAS1 (endotheliaal PAS-domein-bevattend eiwit 1) (coderend voor HIF-2α). Naast een hoge hematocriet hebben patiënten trombotische complicaties en vroege mortaliteit die niet worden verbeterd door flebotomietherapie. Er is geen effectieve therapie. Digoxine, lang gebruikt om congestief hartfalen te behandelen, is een krachtige remmer van de belangrijkste hypoxie-induceerbare transcriptiefactor, HIF-1 en waarschijnlijk HIF-2.

VHL-mutaties - 15 bekende patiënten in de VS, 55 in West-Europa, 150 in Tsjoevasjië, in Ischia en 11 in India.4 Tsjoevasjische erytrocytose (CE), endemisch in de Tsjoevasjische Republiek Rusland en het Italiaanse eiland Ischia, is te wijten aan homozygotie voor een missense mutatie van VHL (VHL c.598C>T; VHL R200W). VHL R200W schaadt interacties van VHL met HIF-α-subeenheden, waardoor hun door ubiquitine gemedieerde vernietiging wordt verminderd. HIF-1- en HIF-2-heterodimeren nemen toe, wat leidt tot verhoogde expressie van hun doelgenen, waaronder erytropoëtine (EPO). Bovendien zijn CE-erytroïde voorlopers overgevoelig voor EPO, waarvan de verklaring niet bekend is. In pilotstudies wordt deze overgevoeligheid geremd door digoxine. CE-patiënten zijn vatbaar voor het ontwikkelen van trombose en vroege mortaliteit die onafhankelijk is van de toename van hematocriet. Dit fenotype verschilt van de dominant overgeërfde mutaties van het VHL-tumorpredispositiesyndroom die in combinatie met verworven somatische mutaties resulteren in het ontstaan ​​van tumoren. Er zijn andere homozygote en samengestelde heterozygote VHL-mutaties beschreven die erytrocytose veroorzaken maar geen tumoren.

EGLN1 (Egl-9 familie hypoxie-induceerbare factor 1) mutaties - 5 patiënten in de VS. en 21 in Europa. PHD2 (gecodeerd door het EGLN1-gen) is, samen met VHL, een belangrijke negatieve regulator van HIF's. Het richt zich op HIF-α-subeenheden voor afbraak. De eerste functieverliesmutatie van PHD2 (PHD2 P317R) werd geïdentificeerd in een familie waarin heterozygoten milde of borderline erytrocytose hadden. Sindsdien zijn er 25 extra patiënten met onverklaarbare erytrocytose gemeld die heterozygote dragers zijn van verschillende PHD2-mutaties. Bijna alle patiënten met PHD2-geassocieerde erytrocytose hebben normale EPO-spiegels.

EPAS1-mutaties - 20 bekende patiënten in de VS en ongeveer 100 in Europa. Getroffen patiënten hebben heterozygote missense-mutaties in de coderende sequentie van het EPAS1-gen dat codeert voor HIF-2α die resulteren in versterking van de functie van HIF-2 en verhoogde EPO-niveaus. Er is heterogeniteit in deze gain-of-function EPAS1-mutaties, maar hun bestaan ​​ondersteunt de cruciale rol van HIF-2 bij het beheersen van de expressie van renaal EPO.

Digoxine als middel om HIF's te remmen. Digoxine, een veelgebruikt en gemakkelijk verkrijgbaar door de FDA goedgekeurd medicijn voor de behandeling van congestief hartfalen, bleek de HIF-afhankelijke gentranscriptie met ~ 90% te remmen bij een concentratie van 0,4 μM; het remt ook HIF-1α-eiwittranslatie en blokkeert HIF-1-activiteit in vivo. Doses digoxine die hypoxische pulmonale hypertensie bij muizen voorkomen en behandelen, beschermen gedeeltelijk tegen door hypoxie geïnduceerde erytrocytose. Deze doses leiden tot digoxinespiegels in plasma bij muizen die op of onder het therapeutische bereik voor mensen liggen. In niet-gepubliceerde gegevens verminderden therapeutische doses digoxine overdreven erytropoëse in vitro bij een CE-patiënt.

De studie veronderstelt dat farmacologische doses en niveaus van digoxine hemoglobine en hematocriet zullen verlagen, de behoefte aan aderlaten verminderen, de neiging tot trombose verminderen en de longdruk verlagen bij patiënten met erytrocytose als gevolg van opgereguleerde hypoxische reacties. De voorgestelde studie wordt uitgevoerd onder IND138480 en is goedgekeurd door de FDA.

Doel 1. Bepalen of digoxine veilig is en EPO, hemoglobineconcentratie en pulmonaire druk verlaagt bij patiënten met congenitale erytrocytose als gevolg van opwaarts gereguleerde hypoxiedetectie.

Doel 2. Bepaal of digoxine de transcriptie van de gezuiverde bloedcellijn zal verminderen en de plasmaspiegels zal verlagen van de producten van protrombotische genen die omhoog worden gereguleerd door de hypoxische respons, waaronder IL1B (interleukine-1 bèta), THBS1 (trombospondine), EGR1 (vroege groeirespons 1), NLRP3 (NLR-familiepyrin-domein met 3), SERPINE1 (serpinfamilie E-lid 1) en F3 (weefselfactor).

Doel 3. Bepaal in een vervolgonderzoek of in vivo haalbare digoxineconcentraties de in vitro erytroïde voorloper-EPO-overgevoeligheid van andere mutaties dan VHL R200W opheffen, en of HIF-2α-remmers (reeds in klinische onderzoeken) de erytroïde voorloper-EPO-overgevoeligheid alleen of in combinatie opheffen met digoxine.

Samenvattend biedt dit voorstel een ongekende mogelijkheid om goedkope therapie te identificeren voor zeldzame vormen van erytrocytose als gevolg van opwaarts gereguleerde hypoxiewaarneming waarvoor nu geen veilige, effectieve therapie bestaat. Als zodanig valt dit voorstel volledig samen met de doelstellingen van het weesproductenprogramma van de FDA. Het onderzoek zal ook helpen bij het bepalen van de rol van hypoxie bij veel voorkomende ziekten van de mensheid, waaronder chronische hoogteziekte, obstructieve slaapapneu, diepe veneuze trombose, kankergerelateerde trombose en pulmonale hypertensie.