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小荷才露尖尖角:囊性纤维化新兴靶向治疗(中)

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新兴治疗方法的分子基础


CFTR调节剂


CFTR调节剂是通过作用于CFTR缺陷蛋白来治疗囊胞性纤维症的潜在原因。作用于CFTR缺陷蛋白的启动、加工、合成的小分子药物,在过去的十几年,已经经过了严格的前临床评估,这些药物包括增效剂、矫正剂等。


CFTR增效剂


CFTR增效剂能够通过局限化的、活化的CFTR离子通道,增强离子电流。人类的第三类突变如 G551D (c.1652G>A)在细胞表面有正常水平的CFTR蛋白,但在CFTR门控通道中却没有,这使得这些蛋白成为了增效剂治疗的理想靶位。


临床前研究(通过超过200,000种不同化合物的高通量药物筛选和药物化学优化)显示,ivacaftor (之前的 VX-77 0) 是一种很有前景的CFTR增效剂。使用G551D重组细胞系,ivacaftor 能够高效的增强CFTR通道的开放时间。电生理学的测量显示,此种方法能够将“野生型水平”的CFTR通道的活性从15%左右增强到大约50%。ivacaftor 也能够将“野生型水平”的CFTR氯离子转运增强两倍左右。


尽管这种现象的精确机制还不是很明确,但是有证据表明,ivacaftor 是因为增强了CFTR开放状态的稳定性,因而增强了通道的开放时间。ivacaftor 的发现证明了CFTR相关的氯化物分泌是能够被增强的。其他的化合物如QBW251进入了二期研究,而另外一些如GLPG1837 也正在发展。


CFTR矫正剂


CFTR矫正剂通过促进CFTR成熟以及蛋白质向细胞膜运输的过程来修复CFTR缺陷蛋白的加工。矫正剂能够通过直接增加CFTR的分子量或者通过调节细胞质量控制的组分来促进蛋白的正确折叠。


两类突变患者(例如F508del)是CFTR矫正剂治疗方法的主要目标群体,因为错误折叠的蛋白会被保留在内质网内,并且会被提前分解。研发有效的CFTR矫正治疗方法具有巨大的潜在价值,因为85-90%的囊性纤维化病人含有F508del等位基因的一个拷贝。


伴随着ivacaftor的发现,研究者发现HTS 能够在重组细胞试验中增强CFTR F508del基因的活性。使用人F508del纯和的肺支气管上皮细胞,lumacaftor能够改善CFTR的成熟增强八倍,并且将F508del-CFTR 介导的氯离子转运增强四倍。


然而,lumacaftor只能部分纠正F508del-CFTR 蛋白加工的缺损,因为能够达到的最大的氯离子转运估计只有野生型的15%。机制研究表明,lumacaftor或许能够增强F508del-CFTR 蛋白结构的稳定性,因此,减少了细胞内的错误加工,并且允许一些CFTR蛋白从细胞内移到细胞外。

  

CFTR通读试剂(read-through agent)

  

CFTR通读剂提高了CFTR mRNA核糖体“通读”PTCs的能力。 囊性纤维化第一个通读试剂检查的氨基糖苷类抗生素,这类药物被广泛地应用于如铜绿假单胞杆菌这样的革兰氏阴性菌。如庆大霉素等氨基糖苷类抗生素可以通过附着在解码位点上来抑制核糖体的校正功能。这降低了密码子-反密码子配对的保真度,同时使氨基酸错误地加在PTC位点的多肽上,使翻译延续到基因末端。

 

通读似乎是对PTCs有选择的——由于提前的和正常终止密码子的机制不同,体外研究在mRNA的3’端的原始终止密码子没有发现可检测到的延长。不幸的是,有严重肾毒性和耳毒性的大剂量庆大霉素,还在用于诱导平行通读。

 

人们已经努力去修饰氨基糖胺类的化学结构,在降低毒性的同时提高它的的通读活性。例如,NB124是一种新的氨基糖苷类衍生物,通过设计后,它可以产生2.5倍于庆大霉素的活性。大约可以恢复野生型CFTR功能水平的7%。在耳毒性的组织评估中发现,这个化合物的细胞毒性也比庆大霉素低。

 

为了鉴别更多可以替代氨基糖苷类药物的,有更好有效性,口服生物利用度并且无毒的,同时可以选择性通读囊性纤维病和其他无义突变基因疾病(像杜氏肌营养不良和Hurler疾病)的 PTCs的药物,研究人员在800000例药物中进行了高通量筛选试验。


Ataluren(原来叫做PTC124)被认为是继药物化学优化后之后的第一选择。这种化合物和氨基糖苷类药物和其他临床开发药物在结构上没有任何相似性。PTC124 提高了杜氏肌营养不良患者的原代骨骼肌细胞产生抗肌萎缩蛋白的能力,同时也提高了老鼠模型肌萎缩蛋白无意义等位的基因表达。后来的体内研究发现,PTC124 可以抑制囊性纤维病小鼠G542X的无意义突变,这些小鼠可以表达人类CFTR-G542X基因。

   

CFTR联合治疗

   

据估计,CFTR正常功能的10-35%可以导致轻度囊性纤维化表型,这使得在不完全恢复 CFTR功能的情况下,产生治疗获益。 体外和早期临床研究发现,对于F508del 突变的纯合子患者,CFTR矫正剂剂和增强剂都未出现十分有效的临床效果。临床研究发现,lumacaftor 和 ivacaftor联合治疗对F508del-CFTR的氯化传导运输几乎是单独使用lumacaftor的两倍,这将氯化物转运提高到野生类型水平的25% 。


同治疗HIV的方法相似,在对抗诸如F508del-CFTR的多维基因型中,要增强CFTR的功能需要由多种CFTR增效剂、矫正剂、稳定剂组成的联合治疗方案。由于许多CFTR通道也会出现异常开放,并且即使是正常的开放的CFTR通道也可以被深度激活。同时,CFTR增效剂对其他药物治疗反应不强的病例,也有增强功能的作用。


有证据表明野生型CFTR可控制上皮钠通道(ENaC)的吸收功能,由此阻止过量的钠水摄入。而没有被抑制的上皮钠通道也因此加重了ASL的干燥症状,该症状也可以由缺乏CFTR介导的液体分泌引起。


一种尚处于调查阶段的可以治疗ASL的ENaC( P-1037 ),正在轻中度肺疾病病人安慰剂对照实验接受评估。研究人员计划在 IIa 期试验中将ENaC与lumacaftor和ivacaftor联合应用于对F508del同源表达的病人,因为这些通路有增强或协同作用。


文献原文》》》New and emerging targeted therapies for cystic fibrosis

 

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