Digoxin för medfödd erytrocytos på grund av uppreglerad hypoxiavkänning

Studien kommer att undersöka digoxin för att hämma det hypoxiska svaret vid medfödd erytrocytos på grund av könslinjemutationer som resulterar i uppreglerad hypoxiavkänning. Dessa former av medfödd erytrocytos, kännetecknad av förhöjda nivåer av hypoxiinducerbar faktor (HIF)-1 och/eller HIF-2, beror på mutationer av VHL (von Hippel Lindau), EGLN1 (som kodar för prolylhydroxylas 2 [PHD2]) och EPAS1 (endotel-PAS-domäninnehållande protein 1) (kodar HIF-2a). Förutom en hög hematokrit har patienter trombotiska komplikationer och tidig dödlighet som inte förbättras av flebotomiterapi. Det finns ingen effektiv terapi. Digoxin, som länge använts för att behandla kongestiv hjärtsvikt, är en potent hämmare av den primära hypoxiinducerbara transkriptionsfaktorn, HIF-1, och troligen HIF-2.

VHL-mutationer - 15 kända patienter i USA, 55 i Västeuropa, 150 i Chuvashia, i Ischia och 11 i Indien.4 Chuvash erytrocytos (CE), endemisk i Chuvash Republic av Ryssland och den italienska ön Ischia, beror på homozygositet för en missense-mutation av VHL (VHL c.598C>T; VHL R200W). VHL R200W försämrar interaktioner mellan VHL och HIF-α-subenheter, vilket minskar deras ubiquitin-medierade förstörelse. HIF-1- och HIF-2-heterodimerer ökar, vilket leder till ökat uttryck av deras målgener, inklusive erytropoietin (EPO). Dessutom är CE-erytroida stamfader överkänsliga mot EPO, vars förklaring inte är känd. I pilotstudier hämmas denna överkänslighet av digoxin. CE-patienter är benägna att utveckla trombos och tidig dödlighet som är oberoende av ökningen av hematokrit. Denna fenotyp skiljer sig från de dominant ärftliga VHL-tumörpredispositionssyndrommutationerna som i kombination med förvärvade somatiska mutationer resulterar i tumörbildning. Andra homozygota och sammansatta heterozygota VHL-mutationer som orsakar erytrocytos men inte tumörer har beskrivits.

EGLN1 (Egl-9-familjen hypoxiinducerbar faktor 1) mutationer- 5 patienter i USA. och 21 i Europa. PHD2 (kodas av EGLN1-genen) är, tillsammans med VHL, en huvudsaklig negativ regulator av HIF. Den riktar sig till HIF-α-subenheter för nedbrytning. Den första mutationen med förlorad funktion av PHD2 (PHD2 P317R) identifierades i en familj där heterozygoter hade mild eller borderline erytrocytos. Sedan dess har ytterligare 25 patienter med oförklarad erytrocytos som är heterozygota bärare av olika PHD2-mutationer rapporterats. Nästan alla patienter med PHD2-associerad erytrocytos har normala EPO-nivåer.

EPAS1-mutationer - 20 kända patienter i USA och cirka 100 i Europa. Drabbade patienter har heterozygota missense-mutationer i den kodande sekvensen för EPAS1-genen som kodar för HIF-2α, vilket resulterar i ökad funktion av HIF-2 och förhöjda EPO-nivåer. Det finns heterogenitet i dessa gain-of-function EPAS1-mutationer, men deras existens stöder den kritiska rollen för HIF-2 för att kontrollera uttrycket av renalt EPO.

Digoxin som ett medel för att hämma HIF. Digoxin, ett vanligt och lättillgängligt FDA-godkänt läkemedel för behandling av kronisk hjärtsvikt, visade sig hämma HIF-beroende gentranskription med ~90 % vid en koncentration av 0,4 μM; det hämmar också HIF-1a-proteintranslation och blockerar HIF-1-aktivitet in vivo. Doser av digoxin som förebygger och behandlar murin hypoxisk pulmonell hypertoni skyddar delvis mot hypoxiinducerad erytrocytos. Dessa doser leder till plasmadigoxinnivåer hos möss som ligger vid eller under det terapeutiska intervallet för människor. I opublicerade data minskade terapeutiska doser av digoxin överdriven erytropoes in vitro hos en CE-patient.

Studien antar att farmakologiska doser och nivåer av digoxin kommer att minska hemoglobin och hematokrit, minska behovet av flebotomi, minska benägenheten för trombos och minska pulmonellt tryck hos patienter med erytrocytos på grund av uppreglerade hypoxiska svar. Den föreslagna studien genomförs under IND138480 och är godkänd av FDA.

Syfte 1. Avgöra om digoxin är säkert och kommer att minska EPO, hemoglobinkoncentration och pulmonellt tryck hos patienter med medfödd erytrocytos på grund av uppreglerad hypoxiavkänning.

Syfte 2. Bestäm om digoxin kommer att minska transkriptionen av renad blodcellslinje och minska plasmanivåerna av produkterna från protrombotiska gener uppreglerade av det hypoxiska svaret, inklusive IL1B (interleukin-1 beta), THBS1 (trombospondin), EGR1 (tidigt tillväxtsvar 1), NLRP3 (NLR-familjens pyrindomän som innehåller 3), SERPINE1 (serpinfamiljen E-medlem 1) och F3 (vävnadsfaktor).

Syfte 3. I en följdstudie, avgöra om in vivo uppnåbara digoxinkoncentrationer upphäver in vitro erytroida stamfaderns EPO-överkänslighet av mutationer andra än VHL R200W, och om HIF-2α-hämmare (redan i kliniska prövningar) upphäver erytroid-progenitor EPO-överkänslighet ensam eller i kombination med digoxin.

Sammanfattningsvis ger detta förslag en aldrig tidigare skådad möjlighet att identifiera billig terapi för sällsynta former av erytrocytos på grund av uppreglerad hypoxiavkänning för vilken det nu inte finns någon säker, effektiv terapi. Som sådant sammanfaller detta förslag helt med målen för FDA:s program för orphan Products. Forskningen kommer också att hjälpa till att definiera hypoxis roll vid vanliga sjukdomar hos mänskligheten, inklusive kronisk bergssjuka, obstruktiv sömnapné, djup ventrombos, cancerassocierad trombos och pulmonell hypertoni.