Експериментални терапии при таласемия



01/03/2010
Експерименталните терапии при таласемия включват използването на медикаменти за дефинитивна корекция на дисбаланса на глобиновите вериги чрез реактивиране на феталните глобинови гени и генна терапия (1). Модулатори на феталния хемоглобин При пациенти с таласемия, които продължават да произвеждат фетален хемоглобин (HbF) във високи стойности, както при тези с наследствен персистиращ синтез на фетален хемоглобин (Hereditary Persistence of Foetal Haemoglobin – HPFH), дисбалансът на глобиновите вериги е по-малко изразен и анемията не е толкова тежка. Съществуват няколко възможности за модулиране на феталния хемоглобин: - цитостатици - еритропоетини - производни на късоверижните мастни киселини - комбинирана терапия Цитостатитици Въз основа на наблюденията, че във възстановителния период след цитостатично лечение синтезът на феталния хемоглобин се реактивира, вниманието на изследователите през последните две-три десетилетия е насочено към възможното приложение на цитостатични средства за лечение на таласемия. Няколко медикамента променят еритропоезата чрез стимулиране на експресията на феталните (gamma) глобинови гени и увеличаване на броя на еритроцитите, съдържащи HbF (F-клетки) (2, 3, 4). Деметилиращите средства - 5-azacytidine и decitabine, са били прилагани при ограничен брой пациенти с бета-таласемични синдроми, което е довело до нарастване на нивата на хемoглобина със средно 25 g/l, намаляване на небходимостта от хемотрансфузии и удължаване на живота на болните (5). Публикувани са и успешни резултати от експериментални проучвания при животински модели на таласемия, получавали с високи дози decitabine (6). Ефективността на hydroxyurea е била проучена при пациенти с HbE/beta-таласемия синдром. За разлика от сърповидноклетъчната анемия, при която hydroxyurea намалява честотата и тежестта на кризите и подобрява състоянието на болните, медикаментът не е така ефикасен при случаите с таласемия. Подборът на подходящите за тази терапия пациенти може да бъде подобрен въз основа на предварителния анализ на молекулярните дефекти (7, 8, 9). Еритропоетини (ЕРО) Еритропоетините увеличават значимо нивата на хемоглобина при някои болни с таласемия, като дори премахват необходимостта от хемoтрансфузии при деца с таласемия интермедия. Ето защо, те могат да бъдат подходяща терапевтична алтернатива при пациенти с ниски ендогенни еритропоетинови нива (10, 11, 12). От друга страна, еритрoпоетините удължават преживяемостта на еритроцитите и възпрепятстват преждевременната им апоптоза, предизвикана от преципитиралите нормално синтезирани алфа-глобинови вериги (13). Производни на късоверижните мастни киселини Производните на късоверижните мастни киселини активират промотора на феталния глобинов ген с последващо дву- до шесткратно нарастване на феталните глобинови мРНК, особено при болни с поне една мутация в бета глобиновия ген и нива на ЕРО над 140 mU/ml (13). Данните от няколко пилотни проучвания с венозен butyrate и перорален phenylbutyrate показват нарастване на стойностите на феталния и на общия хемоглобин (20-30 g/l) и водят до редуциране на броя на трансфузиите при пациенти с таласемия (14, 15). Режимът на лечение е интермитентен с цел избягване на антипролиферативните свойства (13). Подобен благоприятен ефект е наблюдаван и след приложение на isobutyramide (16, 17). Най-значимо е повлияването след използването на arginine butyrate, но основен недостатък е краткият му полуживот, което налага венозното му въвеждане. Предстоят изследвания и с други призводни на късоверижните мастни киселини (18) като Na-2,2-dimethylbutyrate (13, 19), както и с тези на хидроксиаминовата киселина, които са демонстрирали висока активност при трансгенни мишки (20). Някои нови активни субстанции увеличават количеството на HbF чрез ацетилиране на промотора на гена на HbF (21, 22). Комбинирано лечение с модулатори на феталния хемоглобин Необходимо е да бъдат планирани изследвания, които да установят най-ефективните комбинации от посочените активни субстанции, с цел бъдещо приложение в клиничната практика. Тези комбинации трябва да бъдат съобразени с клиничната форма на забoляването, нивата на общия и феталния хемоглобин и на ЕРО при дадения таласемичен синдром (13). Генна терапия Целта на генната терапия е генериране на здрави еритроцити чрез инкорпориране на нормално функциониращо копие на бета-глобиновия генен комплекс в собствените хемопоетични стволови клетки на пациента. През 1987, Grosveld и сътр. откриват основния регулатор на бета-глобиновото генно семейство, известен като локус-контролиращ регион (LCR). Свързването на LCR с бета-глобиновия генен комплекс е основният процес, отговорен за пълноценното възпроизвеждане и ефективното функциониране на гена в клетката-гостоприемник с последващ синтез на нормално количество бета-глобин, необходими за успешна генна терапия (23, 24). При този вид терапия процедурата се провежда „ex vivo”. Хемопоетични стволови клетки се изолират от костния мозък на болния, след което посредством ретровирусна векторна система в тях се внедрява LCR-бета-глобиновия комплекс. Коригираните клетки се въвеждат обратно в пациента, който междувременно се подлага на химиотерапия за „изчистване“ на костния мозък от дефектните еритроидни клетки (25). Ранните проучвания върху животински модели, използващи за векторна система миши MoLV вирус, потвърждават принципа на процедурата, но не и нейната ефективност. Генните LCR-бета глобинови единици на практика трудно могат да бъдат инкорпорирани във векторната система, като нивата на синтезирания бета-глобин са крайно недостатъчни и твърде променливи, за да се отчете терапевтичен успех (26). Значимо събитие в областта на генната терапия е разработването на нова векторна система, включваща HIV lentivirus (LV). В нея може да бъде инкорпорирана новата и по-ефективна версия на бета-глобиновата генна единица, която съдържа трите най-важни елемента на LCR (HS2, HS3, HS4) (27). Въвеждането на LV вектора в стволови клетки еx vivo с последващо приложение в миши модел на таласемията води до дефинитивно оздравяване на болното животно (27, 28). Впоследствие няколко изследователски групи разработват своя версия на LCR-бета-глобин-ген-LV векторната система (25, 29, 30). Най-малката по размери система включва само два енхансерни елемента, HS2 и HS3, кoeто значително улеснява производството й (31). Изследователи успяват да докажат, че въвеждането на векторната система в стволови клетки, изолирани от костния мозък на пациенти с тежка форма на таласемия, коригира баланса в глобиновия синтез при получените еритроцити (25, 29, 30, 32). На настоящия етап има два основни проблема, свързани с ефективността и безопасността на векторната система, които предстоят да бъдат разрешени: 1. Възпроизводимост – отчитат се значими вариации в експресията на LCR-бета-глобиновия ген до пълна дезактивация, което се определя от мястото на интегриране на LV вектора в ДНК на стволовите клетки (27, 31, 33). За да подобрят възпроизводимостта на гена, някои изследователи използват кокоши LCR cHS4 елемент във вектора (25, 29, 30) 2. Безопасност – интегрирането на векторната система може да наруши нормалното функциониране на генома, като при необичайни условия, може да се провокира левкемия-подобно заболяване (29). Такива усложнения са наблюдавани при лечение на Х-свързан тежък комбиниран имунен дефицит с ретровирусни векторни системи (34) Всички тези експериментални изследвания послужиха като основа за започване на първото фаза I/II клинично изпитване за лечение на пациенти с хемоглобинопатии с генна терапия. Проучването се ръководи от проф. Phillippe Leboulch и обхваща пет болни с таласемия и пет със сърповидноклетъчна анемия на възраст между пет и 35 години. Протоколът включва ex vivo подход и кондициониращ режим с busulfex. Окончателните резултати все още не са готови (35). В заключение, експерименталните терапии при таласемия предлагат нови, нестандартни подходи за лечение на заболяването, чиято ефективност и безопасност предстои да бъде установена в бъдещи клинични изпитвания. Д-р Кремена Димитрова Таласемичен Център, София За допълнителна информация: Медицинска база Dанни http://mbd.protos.bg Димитрова К., Стоянова Д. Желязо-хелатираща терапия при пациенти с бета-таласемия майор. MD 2009, брой 6, септември Използвани източници: 1. Cappellini M., Cohen A., Elefteriou A. et al. Alternative approaches to the treatment of thalassaemia. Giudelenes for the clinical management of thalassaemia. 2nd Edition. TIF. December 2007 2. Pace B., Zein S. Understanding mechanism of g-globin gene regulation to develop strategies for farmacological foetal hemoglobin induction. Developmental Dynamics 2006; 235: 1727-1737 www.interscience.wiley.com 3. Fathallah H., Atweh G. Induction of foetal hemoglobin in the treatment of sickle cell disease. Hematology. Am Soc Hematol Educ Program 2006; 58-62 4. Gambari R., Fibach E. Medical chemistry of foetal hemoglobin inducers for treatment of beta-thalassemia. Curr Med Chem 2007; 14: 199-212 www.betham.org/cmc 5. Lowrey C., Nienhius A. Brief report: Treatment with azacytidine of patients with end-state beta-thalassemia. N Eng J Med 1993; 329: 945 http://content/nejm.org 6. Lavelle D., Chin G.,Vaitkus K. et al. Oral decitabine reactivates fetal hemoglobin in baboons (Papio anubis). Blood cells, Molecules, and Diseases 2007; 38: 150 www.elsevier.com 7. Fucharoen S., Siritanaratkul N., Winichagoon P. et al. Hydroxyurea increases HbF levels and improves the effectiveness of erythrpoiesis in beta-thalassemia/HbE disease. Blood 1996; 87: 887-892 http://bloodjournal.hematologylibrary.org 8. Watanapokasin R., Sanmund D., Winichagoon P. Hydroxyurea responses and fetal hemoglobin induction in Я-thalassemia/HbE patients’ peripheral blood erythroid cell culture. Ann Hematol 2006; 85: 164-169 www.springerlink.com 9. Alebouyeh M., Moussavi F., Haddad-Deylami H. et al. Hydroxyurea in the treatment of major Я-thalassemia and importance of genetic screening. Ann Hematol 2004; 83: 430-433 10. Rachmilewitz E., Aker M. The role of recombinant human erythropoietin in the treatment of thalassemia. Ann N Y Acad Sci. 1998; 850: 129-138 www.nyas.org 11.Singer S., Sweeters N., Vichinsky E. еt al. A dose-finding and safety study of darbepoetin alfa (erythropoiesis stimulating protein) for the treatment of anemia in patients with thalassemia intermedia. Blood. 2003;102:268a. 12. Chaidos A., Makis A., Hatzimichael. et al. Treatment of beta thalassemia patients with recombinant human erythropoietin: effect on transfusion requirements and soluble adhesion molecules. Acta Hematol. 2004;111:189–195 www.karger.com 13. Perrine C. Fetal globin induction - can it cure beta-thalassemia? Hematology 2005 14.Collins A., Pearson H., Giardina P. et al. Oral sodium phenylbutyrate therapy in homozygous beta thalassemia: a clinical trial. Blood 1995; 85: 39-43 15. Perrine S., Ginder G., Faller D. et al. A short-term trial of butyrate to stimulate fetal-globin-gene expression in the Я-globin disorders. N Eng J Med. 1993; 328: 129-131 16. Reich S., Buhrer C., Henze G. et al. Oral isobutyramide reduces transfusion requirements in some patients with homozygous beta-thalassemia. Blood 2000; 96: 3357–3363 17. Cappellini M., Graziadei G., Ciceri L et al. Oral isobutyramide therapy in patients with thalassemia intermedia: Results of a phase II open study. Blood Cells Mol Dis. 2000; 26: 105-111 www.sciencedirect.com 18. Pace B., White G, Dover G. еt al. Short-chain fatty acid derivatives induce fetal globin expression and erythropoiesis in vivo. Blood. 2002;100:4640–4648 19. Boosalis M, Bandyopadhyay R., Bresnick E. et al. Short-chain fatty acid derivatives stimulate cell proliferation and induce STAT-5 activation. Blood. 2001; 97: 3259–3267 20. Cao H., Jung M., Stamatoyannopoulos G. Hydroxamic acid derivatives induce gamma globin gene expression in vivo. Blood Cells Mol Dis. 2005; 34:80 21. Cao H, Stamatoyannopoulos G., Jung M. Induction of human gamma globin gene expression by histone deacetylase inhibitors. Blood. 2004; 103: 701–709 22. Migliaccio A., Rotilli D., Nebbioso A. et al. Histone deacetylase inhibitors and hemoglobin F induction in beta-thalassemia. Intern J Biochem Cell Biol 2008; 40: 2341-2347 23. Levings P., Bungert J. The human beta-globin control region. Eur J Biochem 2002; 269: 1589-1599 24. Stamatoyannopoulos G. Prospects for developing a molecular cure for thalassemia. Hematology 2005; 10 Suppl 1: 255-257 25. Persons D., Tisdale J. Gene therapy for the hemoglobin disorders. Semin Henatol 2004; 41: 279-286 26. Аntoniou M., Grosveld F. Genetic approaches to therapy for hemoglobinopathies. In: Blood Cell Biochemistry. Volume 8: Hematopoiesis nad Gene Therapy. Fairbarn and Testa (Eds). Kluwer, New York 219-242 27. Мay A., Rivella S., Callegari J. et al. Therapeutic hemoglobin synthesis in beta-thalassemia mice expressing lentivirus-encoded human beta-globin. Nature 2000; 406: 82-86 www.nature.com 28. Rivella S., May A., Chadburn A. et al. A novel murine model of Cooley anemia and its rescue by lentiviral -mediated human beta-globin gene transfer. Blood 2003; 101: 2932-2939 29. von Kalle C., Baum C., Williams D. et al. Lenti in red: prgress in gene therapy for human hemoglobinopathies. J Clin Invest 2004; 114: 889-891 www.jci.org 30. Sadelain M. Recent advances in globin gene transfer for the treatment of beta-thalassemia and sickle cell anemia. Curr Opin Hematol 2006; 13: 142-148 http://journals.lww.com/co-hematology 31. Miccio A., Cesari R., Lotti F. et al. Long-term correction of beta-thalassemia by transplantation of transduced hematopoietic stem cells. Mol Ther 2006; 13 Suppl 1: S30 www.nature.com/mt 32. Roselli E., Cesari R., Miccio A. et al. Gene therapy for beta-thalassemia: Preclinical studies on human cells. Mol Ther 2006; 13 Suppl 1: S257 33. Han X., Lin C., Chang J. et al. Foetal gene therapy of alfa-thalassemia in a mouse model. Proct Natl Acad Sci 2007; 104: 9007-9011 34. Nienhius A., Dunbar C., Sorrentino B. Genotoxicity of retroviral integration in hematopoietic cells. Mol Ther 2006; 13: 1031-1049 35. Bank A., Dorazio R., Leboulch P. A phase I/II clinical trial of beta-globin gene therapy for beta-thalassemia. Ann N Y Acad Sci 2005; 1054: 308-316