Ataksja-teleangiektazja: leczenie dysfunkcji mitochondriów rybozydem nikotynamidu (ATNAD)

Ataksja-teleangiektazja (A-T) to rzadka, genetyczna, postępująca, ograniczająca życie choroba neurodegeneracyjna wpływająca na różne układy organizmu, powodująca ataksję, niedobór odporności, powikłania ze strony układu oddechowego i predyspozycję do raka. Obecnie nie ma leku na A-T.

Na przestrzeni lat wiele małych badań klinicznych z użyciem sterydów, przeciwutleniaczy i środków przeciwzapalnych zakończyło się niewielkim sukcesem. Naturalny przebieg choroby jest nieubłagany i prowadzi do przedwczesnej śmierci. AT powoduje znaczne obciążenie chorobami poszczególnych osób, ich dalszej rodziny i zasobów opieki zdrowotnej. Ponieważ opieka paliatywna jest jedyną dostępną obecnie opcją dla rodzin, próba leczenia AT wychodzi naprzeciw niezaspokojonej potrzebie. Nasza grupa wcześniej przedstawiła przekonujące dowody na odwracalną dysfunkcję mitochondriów i możliwą do uniknięcia śmierć komórek w komórkach pacjentów z AT, a także korzystne działanie heptanianu (C7), głównego metabolitu triheptanoiny. C7 koryguje defekt w siateczce śródplazmatycznej (ER)-mitochondrialnej sygnalizacji w komórkach A-T i ma ogromny potencjał do zastosowania w leczeniu pacjentów. C7 był stosowany ze skutecznością i bezpieczeństwem przez ostatnie 15 lat w leczeniu wrodzonych wad metabolizmu (IEM), takich jak defekty długołańcuchowych kwasów tłuszczowych (LC-FAOD).

A-T wynika z defektu genetycznego, którego skutkiem jest wadliwa kinaza białkowa serynowo/treoninowa, znana jako ATM. Zwykle ATM odgrywa kluczową rolę w ochronie genomu przed uszkodzeniem. Coraz bardziej oczywiste jest, że ATM chroni komórki przed stresem oksydacyjnym. Białko to występuje również poza jądrem, gdzie jest aktywowane przez stres oksydacyjny w ramach mechanizmu odrębnego od uszkodzenia DNA, co wyjaśnia, dlaczego przeciwutleniacze pełnią ochronną rolę w komórkach A-T w hodowli i modelach zwierzęcych. Z tych i innych badań jasno wynika, że ​​ATM charakteryzują nieprawidłowości mitochondrialne i zasugerowano, że AT należy uznać, przynajmniej częściowo, za chorobę mitochondrialną.

Dodaliśmy treść do tego twierdzenia, pokazując, że komórki z niedoborem ATM (B3) są wyjątkowo wrażliwe na hamowanie glikolizy poprzez pozbawienie glukozy w porównaniu z komórkami kontrolnymi (HBEC). Wykazaliśmy również tę zwiększoną wrażliwość na pozbawienie składników odżywczych pierwotnych komórek nabłonkowych pacjentów i unieśmiertelnionych komórek pacjentów. Wykazaliśmy, że było to spowodowane wadliwym montażem kanału wapniowego VDAC1-GRP75-IP3R1 i mniejszą liczbą punktów kontaktowych ER-mitochondria, jak określono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. To z kolei spowodowało zmniejszone uwalnianie wapnia z ER i mniejszy transfer do mitochondriów, dostarczając dalszych dowodów na dysfunkcję mitochondriów w komórkach AT. Niedawno zakończyliśmy badanie kliniczne fazy 2A/B badające skuteczność i tolerancję C7 u pacjentów z AT (https://classic.clinicaltrials.gov/NCT04513002).

Dinukleotyd nikotynamidoadeninowy (NAD+) jest niezbędnym kofaktorem wielu enzymów komórkowych, w tym tych zaangażowanych w biogenezę i utrzymanie mitochondriów. Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy występuje w dwóch postaciach, w tym utlenionej (NAD+) i zredukowanej (NADH) i odgrywa kluczową rolę w metabolizmie pośrednim, jako obowiązkowy partner w licznych reakcjach utleniania/redukcji. Pula komórkowa NAD+ i NADH jest ściśle regulowana poprzez staranną równowagę pomiędzy biosyntezą i rozkładem przez enzymy zużywające NAD+. Niedobór NAD+ odgrywa rolę w mechanizmach chorobowych leżących u podstaw zaburzeń naprawy DNA. Uszkodzenia mitochondriów i wyczerpanie NAD+ są kluczowymi cechami ataksji-teleangiektazji.

Myszy z niedoborem ATM mają neuronalny niedobór NAD+, szczególnie w móżdżku.

Fang i in. wykazali, że dysfunkcja mitochondriów w niedoborze ATM jest powiązana z hamowaniem NAD+/SIRT1. Uzupełnianie NAD+ znacznie wydłuża żywotność i poprawia zdrowie zarówno robaków ATM, jak i myszy poprzez mitofagię i naprawę DNA. Leczenie uzupełniające wewnątrzkomórkowy NAD+ zmniejsza nasilenie neuropatologii AT, normalizuje funkcję nerwowo-mięśniową, opóźnia utratę pamięci i wydłuża życie w obu modelach zwierzęcych. Z mechanicznego punktu widzenia terapie zwiększające wewnątrzkomórkowy NAD+ stymulują również naprawę neuronalnego DNA i poprawiają jakość mitochondriów poprzez mitofagię.

Niedobór odporności jest powszechny w AT, przy czym większość pacjentów ma humoralne i komórkowe defekty odporności, obejmujące niedobór immunoglobuliny A, niedobór immunoglobuliny G2 i immunoglobuliny G oraz limfopenię z małą liczbą całkowitych i naiwnych limfocytów T CD4. Około 10% pacjentów z klasyczną ataksją-teleangiektazją ma hipogammaglobulinemię z prawidłowym lub podwyższonym poziomem immunoglobuliny-M i ma ciężki przebieg. Rozpoznawanie obcych lub niewłaściwie rozmieszczonych kwasów nukleinowych jest jednym z głównych sposobów, dzięki którym układ odpornościowy wykrywa jednostki chorobotwórcze. Po wykryciu cytozolowego DNA sygnał jest przekazywany szlakiem cGAS-STING.

Komórki z niedoborem ATM wykazują podwyższony poziom białek indukowanych INF, cechę tę stwierdza się również w surowicy pacjentów z A-T. Podwójny nokaut genów ATM i STING u myszy osłabił fenotypy autozapalne, które uległy dalszemu zmniejszeniu, gdy u tych myszy usunięto również gen cGAS. Hamowanie szlaku cGAS-STING łagodzi fenotyp przedwczesnego starzenia się w organoidach mózgu AT. Podobne objawy zapalne obserwuje się u pacjentów z waskulopatią związaną ze STING w okresie niemowlęcym, która jest autosomalnie dominującą interferonopatią typu 1.

Dwie grupy badały suplementację rybozydem nikotynamidu (NR) w małych grupach pacjentów z AT w drodze jednoramiennych, otwartych badań klinicznych potwierdzających koncepcję. W obu przypadkach wykazano poprawę w zatwierdzonych skalach ataksji. Zaobserwowano poprawę poziomu immunoglobuliny-G (IgG), nie odnotowano żadnych zmian w NFlc. Poprawa została utracona w okresie wypłukiwania. NR był dobrze tolerowany i nie zgłoszono żadnych działań niepożądanych.

Jest to jednoramienne, otwarte badanie kliniczne dotyczące ataksji i teleangiektazji, mające na celu sprawdzenie wpływu rybozydu nikotynamidu na skalę ataksji, funkcję odpornościową i łańcuch lekki neurofilamentu.

Dawka będzie podawana w postaci doustnej suplementacji w postaci kapsułek w dawce 25 mg/kg/dzień podzielonej na 3 dawki (maksymalnie 300 mg 3 razy dziennie). Dawkowanie będzie odbywać się w 3 równych dawkach 3 razy dziennie.

Pierwszorzędowy punkt końcowy skuteczności: poprawa o co najmniej ½ odchylenia standardowego w kluczowych skalach klinicznych, które obejmują: a) znacząca poprawa łącznych wyników w skalach SARA i ICARS i/lub b) znacząca poprawa jakichkolwiek aspektów poszczególnych skal SARA i ICARS, w szczególności dotyczących; Poprawa postawy i chodu, Poprawa szybkości i artykulacji sylab, Poprawa umiejętności motorycznych.

Drugorzędowe punkty końcowe obejmują: Analiza surowicy łańcucha lekkiego neurofilamentu (Nfl). Sygnatura epigenetyczna interferonu typu 1 (INF), szczególnie szlak cGAS-STING.

Punkty końcowe bezpieczeństwa: zdarzenia niepożądane związane z leczeniem, rutynowe analizy hematologiczne i biochemiczne, kwestionariusz dotyczący skutków ubocznych padaczki u dzieci (PESQ), regularne oceny kliniczne.