FORSKNINGSNYT fra USA-kongres af Erik Wendel
Det abnorme CF-gen Genterapi Genet for cystisk fibrose blev fundet i 1989. Det gen, som er muteret ved cystisk fibrose, kontrollerer produktionen af et protein, som har betydning for transporten af salte og vand over cellemembraner overvejende i lunger og i fordøjelsessystemet. På grund af denne fejl har personer med cystisk fibrose sejt, klæbrigt slim i luftveje og tarme. I fordøjelsessystemet forårsager den arvelige fejl, at optagelse af proteiner og fedtstoffer fra maden bliver utilstrækkelig. Dette resulterer i dårlig trivsel. Genfejlen medfører også CF-sukkersyge. Men den alvorligste komplikation er i lungerne, hvor sejt sekret er grobund for bakterier. Dette medfører hyppige lungeinfektioner, som man søger at bekæmpe med antibiotika. Da et amerikansk-canadisk forskerteam fandt CF-genet, gav det anledning til stort håb om en snarlig effektiv kur mod det alvorligste problem ved CF – luftvejsinfektionerne. Man blev klar over, at hvis man ved hjælp af genterapi kunne indføre det korrekte gen i lungerne, ville man kunne normalisere den abnorme tilstand i CF-patienternes lunger, som forårsager de hyppige bakterielle infektioner og kan føre til kronisk infektion med Pseudomonas aeruginosa eller Burkholderia cepacia. Genterapi, som man mente skulle finde sted ved inhalation, ville således være det nærmeste, man kunne komme på en egentlig kur for CF, eller rettere en kur mod den alvorligste del af cystisk fibrose, nemlig lungesygdommen. Man var dog også klar over, at patienterne sikkert ikke kunne nøjes med én kur, men at man måtte påregne at skulle gentage kurene med visse mellemrum. Der er nu gået 11 år, siden genet blev fundet (august 1989), og der er nogle, som spørger, om genterapi for cystisk fibrose overhovedet bliver til noget, eller om det blot er en utopisk drøm. Genterapi er IKKE en drøm, - og genterapi bliver sikkert en realitet en dag. Men teknikken er vanskeligere, end man forudså, og ingen kan endnu forudsige, hvornår teknikken er fuldt udviklet. I 1990 viste forskerne i laboratorieforsøg, at genterapi ved CF virker. I 1992 begyndte de første dyreforsøg, og i 1993 indledte man i USA det første forsøg med genterapi hos nogle CF-patienter. Undervejs har man benyttet forskellige vektorer til at transportere det korrekte CF-gen ind på rette sted i cellerne i CF-patienters lunger, men endnu har man ikke fundet den helt rette vektor (genfærge). Nyheden i genterapi-forskningen er, at AAV-vektorer (Adeno-Associated Virus) måske er nøglen til at levere genet på rette sted. Flere mulige vektorer har været forsøgt hidtil, - herunder adeno-virus og liposomer, men kun med begrænset succes. Man er derfor på det seneste gået tilbage til begyndelsen, samtidig med at man har studeret biologien nøje. I denne forbindelse viser det sig, at AAV nok er den mest lovende form for vektor/genfærge, fordi det er et relativt lille virus med begrænset immunologiske reaktioner hos patienterne. Man har derfor iværksat en række patientforsøg med AAV, som følges nøje. Ved genterapi behøver man i princippet ikke præcist at forstå, hvilken kompleks rolle CFTR-proteinet (genproduktet) spiller i celler hos CF-patienter. Man behøver ”blot” at sende det korrekte gen af sted på rette kurs med den rigtige vektor. Derefter skulle resten gå mere eller mindre af sig selv, blot man kan få genet udtrykt i tilstrækkelig mange celler i lungerne. Men ingen kan som sagt sige noget om, hvornår CF-genterapi vil virke, og man skal i den forbindelse huske, at denne uvished ikke er noget specielt for genterapi. Sådan har det været med mange nye teknologier gennem tiden. Ved opdagelse af enhver revolutionerende ny teknologi er man som udgangspunkt præget af stor optimisme og store visioner. Dernæst følger ofte en lang periode med stagnation og utallige forgæves forskningsforsøg, inden man til sidst har forstået og forfinet teknologien, så den fungerer optimalt. Men tålmodighed er nødvendig! Det abnorme CFTR-protein Der forskes ikke kun i genterapi for at korrigere selve årsagen til CF, men i disse andre former for forskning drejer det sig til gengæld i høj grad om at finde og forstå årsagerne til, at bl.a. CFTR-proteinet ikke fungerer, som det skal og finde stoffer, der kan få kloridkanalen til at virke normalt. Fra sidste års nordamerikanske CF-konference fortalte vi i CF-Blad 4/99 om den forskning, der retter sig mod at forvandle CF klasse-2 mutationer (de svære) til klasse-4 mutationer (de milde). Denne forskning er på ingen måde gået i stå. Tværtimod. Princippet bag forskningen er, at hovedparten af CF-mutationerne er klasse-2 mutationer, herunder den mest almindelige CF-mutation Delta F508. Klasse-2 mutationerne er kendetegnet ved, at patienter ganske vist producerer CFTR-protein i deres celler, men proteinet er behæftet med en fejl og bliver kasseret af cellernes automatiske kontrolsystem, som sikrer, at vores cellefabrik fungerer optimalt. Derfor når CFTR ikke ud til celleoverfladen. Anderledes forholder det sig med klasse-4 mutationerne. CF-patienter med denne mutation producerer også et defekt CFTR-protein, men her bliver proteinet IKKE kasseret af cellernes kontrolsystem, men slipper ud til cellekanten og fungerer faktisk delvist, - selv om det er behæftet med fejl. Alt andet lige viser det sig, at CF-patienter med klasse-4 mutationer har færre luftvejskomplikationer end patienter med klasse-2 mutationer. Derfor arbejder man stadig intenst på at finde frem til stoffer, der på den ene eller anden måde blænder cellernes kontrolsystem hos klasse-2 mutationerne, så kontrolsystemet lader det defekte CFTR protein slippe ud til cellekanten, som det sker hos klasse-4 mutationerne. I princippet kan man altså tale om, at man prøver at finde stoffer, der kan forvandle klasse-2 mutationer til klasse-4 mutationer. Endelig prøver man også at finde stoffer, der kan afhjælpe klasse-1 mutationerne, - de såkaldte stop-mutationer, hvor CF-patienterne overhovedet ikke producerer nogen form for CFTR. De stoffer, man for tiden taler om i forbindelse med at ændre det abnorme protein er bl.a. Phenylbutyrate, CPX og Gentamicin. Begrebet inflammationsbehandling
(betændelsesbehandling) dækker over forskellige tilgange/stoffer, der på den ene eller
anden måde søger at dæmme op for den betændelsesreaktion, der sker i lungerne hos
CF-patienterne som følge af lungeinfektion. Inhalation med Pulmozyme Et stof, som mange danske CF-familier har stiftet bekendtskab med, er Pulmozyme, som nok er mest kendt for at skulle løsne sekret. Men ikke nok med det. Langtidsdata fra et stort europæisk CF-register (Epidemiologic Registry of Cystic Fibrosis-ERCF) viser, at Pulmozyme ikke alene fortynder sekretet, men at stoffet også er med til at forbedre lungefunktionen hos patienterne og kan nedbringe inflammationen hos patienterne. I næste CF-blad (1/2001) vil der være en mere uddybende artikel herom, men kort kan siges, at der har været foretaget en stor europæisk undersøgelse af tidlig behandling med Pulmozyme – fra ca. 6 års alderen. Også danske CF-patienter fra CF-Centrene på RH og SK har deltaget i forsøget, og centrene har nu meddelt, at de finder resultaterne så gode, at de fremover vil anvende Pulmozyme til behandling af også små CF-patienter.
Elastase er et enzym, der udskilles i lungevævet af de hvide blodlegemer, når de forsøger at bekæmpe infektioner. Problemet ved elastase er, at det binder sig til lungevævet og nedbryder det. Jo mere aggressiv en lungeínfektion er, desto mere forsøger de hvide blodlegemer at bekæmpe infektionen. Derved sker der skader på lungevævet hos patienten som følge af de større mængder af elastase, der frigives fra de hvide blodlegemer i forsøget på at nedbryde infektionen. Derfor udføres der et stort arbejde for at finde stoffer, der kan hæmme produktionen af elastase. Forskningsforsøg med stoffer som rekombinant Alfa-1 antitrypsin, DMP 777 og rMNEI lader til at kunne dæmme op for problemet. Den kommende tid vil vise, om dette holder stik.
For ca. 15 år siden opdagede man, at immunsystemets T-hjælper (Th) lymfocytter kunne opdeles i to forskellige undertyper, Th1 og Th2. Forskellen mellem Th1 og Th2 er deres evne til at udskille forskellige immuncelle-hormoner, kaldet cytokiner. Th1 hjælpecellerne producerer især interferon-gamma (IFN-gamma), mens Th2 hjælpecellerne er karakteriseret ved deres IL-4 produktion. De to undertyper (Th1 og Th2) påvirker/styrer resten af det immunologiske system og betændelsesprocesserne forskelligt. Hos CF-patienter med kronisk infektion med bakterien Pseudomonas aeruginosa (P.a.) ser man en polarisering mod Th2 hjælpecelle-respons og dermed forøget IL-4 produktion og antistofdannelse. Dette er væsentligt, fordi man gennem flere år har haft en indikation af, at patienter med højt antistof niveau som følge af en kronisk P.a. infektion alt andet lige har et større fald i lungefunktionen set over tid i forhold til CF-patienter med samme infektion, men med lavere antistofproduktion. Derfor har man søgt efter måder, hvorpå man kan skabe balance mellem Th1 og Th2 som følge af den kraftige polarisering mod Th2 respons hos de fleste CF-patienter. Netop balancen mellem de to typer af hjælpecellerespons er vigtig, da en overvægt af det ene hjælpecellerespons nedregulerer det modsatte. Dette er tidligere blevet påvist i forskning på Rigshospitalet samtidig med, at to andre forskergrupper i Østrig og USA har fundet sammenlignelige resultater. På CF-centret i San Francisco, USA har man nu iværksat et forsøg med inhalation af netop Interferon-gamma hos CF-patienter med kronisk P.a. infektion. Der er tale om et dobbeltblindet og placebo-kontrolleret forsøg over 12 uger, hvor forsøgsresultaterne bliver opgjort på klinisk status (lungefunktion) samt patienternes tolerance af IFN-gamma behandlingen.
Fra sidste års USA-konference omtalte vi (CF-blad 4/99) også forskningen i de fede syrer og deres særlige rolle for cystisk fibrose. Der er nu gået et år, siden fede syrer blev præsenteret i USA, og der forskes meget koncentreret i dette. Man ved, at fedtsyrebalancen er abnorm hos CF-patienter, og at det skyldes en fundamental fejl i omsætningen af fedtsyrer i kroppen hos CF-patienterne. Niveauet af fedtsyren AA er forhøjet i cellerne, mens niveau af fedtsyren DHA er for lavt. Man ved også, at et for højt niveau af AA er medvirkende til at øge betændelsestilstanden i patienternes lunger. Hypotesen er derfor, om man kan hæve niveauet af DHA fedtsyren i cellerne for at korrigere for ubalancen mellem AA og DHA og derved skabe en bedre situation for patienterne. Med til historien hører dog også, at det IKKE kan lade sig gøre ved blot at tilsætte DHA fedtsyrer til patienterne gennem eksempelvis kosten. Forsøgene op til sidste års konference var dyreforsøg, som viste, at de fede syrer påvirker CF-væv hos rotter. I mellemtiden har man nu gentaget disse forsøg på væv fra CF-patienter, og resultaterne er de samme. Det stof, der indgår i disse forsøg, er et nyt stof kaldet ”Lumarel”, som er udviklet i samarbejde mellem CF Foundation og medicinalfirmaet Genzyme Corporation. Næste skridt på vejen er egentlige patientforsøg.
Quorum-sensing blev også præsenteret på dette års USA-konference i et stort foredrag. I grove træk handler Quorum-sensing om, at bakterier har et særligt internt signalsystem, så de på det nærmeste kan ”tale sammen” og koordinere deres aktivitet. På den måde opnår de det, man betegner som ”gruppe adfærd” og kommer derved til at stå stærkere sammen, end hvis de blot var enkeltstående bakterier. Signalsystemet er baseret på små og relativt simple signalmolekyler, som bakterierne sender til hinanden. Når man i denne forbindelse ser på selve Pseudomonas-bakterien (P.a.), så har den netop et sådan signalsystem, Quorum-sensing, der retter sig mod bakteriens produktion af biofilm. Som udgangspunkt er P.a. enkeltstående bakterier, når de lever frit i naturen, men når de hæfter sig i luftvejene hos CF-patienter, samles de hurtigt i grupper/klumper (de koloniserer sig). Omkring hver koloni af P.a.-bakterier producerer bakterierne i fællesskab en uigennemtrængelig hinde (biofilm), som skal beskytte bakterierne mod at blive nedbrudt af enten kroppens eget immunsystem eller af antibiotika. Signalsystemet får bakterierne til at "tænke" og reagere efter samme mønster på én og samme tid. De opfører sig nærmest, som var de en stor fælles gruppe, hvor de alle søger at passe på hinanden overfor en fælles fjende. Bakterierne bliver derved mere aggressive og sygdomsfremkaldende.
I et af foredragene blev det vist, at professor Niels Høiby, Mikrobiologisk Afdeling på Rigshospitalet, sammen med Dr. J. W. Costerton, Canada, var de første i verden, der fremførte teorien, at P.a.-bakterien danner biofilm. Dermed blev det også hurtigt klart, at traditionel brug af antibiotika overfor P.a. kun virker delvist, fordi bakterien beskytter sig og gror inde bag et skjold af en beskyttende biofilm. Den optimale og mest effektive behandling af P.a. vil derfor være, at man først bekæmper bakteriens produktion af biofilm, så den ikke har sit skjold omkring sig, og bagefter bruger antibiotika målrettet mod selve P.a. bakterien. Cystisk Fibrose patienter er imidlertid ikke de eneste, der plages af kronisk P.a. I Japan findes der en anden patientgruppe, der kæmper med problemet. Det drejer sig om sygdommen Diffus Panbronchiolitis, og man har arbejdet med en hypotese om, at makrolider, som er en særlig gruppe af antibiotika, netop kan nedbryde denne biofilm omkring P.a. Rigshospitalet tog bolden op og var blandt de første, der iværksatte et forsøg med Klacid - et stof i makrolid-gruppen - for at se om det også virkede på cystisk fibrose-patienter med kronisk P.a.- infektion. Forsøget var et relativt langt forsøg, og desværre - for alle - viste det sig, at der var mange patienter, der forlod forsøget før tid. Da forsøgsresultatet skulle gøres op, var der ganske simpelt ikke patienter nok tilbage i forsøget til, at man kunne konkludere noget signifikant (sikkert) ved brugen af "Klacid" hos CF- patienter med kronisk Pseudomonas. Nu har også amerikanerne iværksat forsøg med makrolider, og på USA-konferencen i november præsenterede man et stort forsøg med flere hundrede patienter. I forsøget er det dog ikke Klacid, man tester, men et andet stof i makrolide-familien, nemlig Azithromyzin. Forventningerne til Azithromyzin er umiddelbart store, fordi laboratorieforsøg tyder på, at Azithromyzin virker endnu bedre end Klacid. Azithromyzin har således en anden farmakologi (design og opbygning af stoffet), der bevirker, at det optages i og udskilles fra kroppen på en anden måde end Klacid.
Princippet bag forsøg med Xylitol er teori om, at der er underskud af vand på overfladen af cellerne i CF-patienternes lunger. Derved bliver saltkoncentrationen på overfladen forhøjet. Xylitol er en højmolekylær sukkerart, der også kendes som kunstigt sødestof i blandt andet forskellige former for sukkerfrit tyggegummi. Da sukker generelt trækker vand ud af cellerne, er hypotesen bag forsøg med inhalation af Xylitol, at sukkerarten kan trække vand fra cellerne og nedbringe saltkoncentrationen på overfladen af cellerne i lungerne. Fordelen ved Xylitol frem for andre sukkerarter er, at Xylitol ikke giver næring og grobund til de bakterier, der findes i patienternes luftveje. High throughput screening CFF investerer
US$ 30 mio. Det tager typisk 10-15 år at udvikle nyt lægemiddel helt fra grunden - fra de allerførste laboratorieforsøg til det færdige medicinalprodukt når ud til patienterne, og udviklingsomkostningerne overstiger ofte US$ 400 mio. pr. lægemiddel. For en sjælden sygdom som cystisk fibrose med kun 70.000 patienter på verdensplan betyder det, at udviklingsomkostningerne ved målrettet udvikling af nye lægemidler til CF langt overstiger det totale indtjeningspotentiale, hvilket jo ikke ligefrem frister medicinalvirksomhederne til at bruge udviklingsressourcer på sygdommen. Fra sidste års USA-konference omtalte vi det dengang nye begreb, High Throughput Screening. Ved hjælp af moderne robotteknologi er man i stand til at teste titusinder af stoffer pr. dag, mens man tidligere manuelt kun kunne teste 2-3 stoffer i løbet af 3-4 dage. Tanken bag HTS er, at der findes
millioner af kemiske forbindelser i naturen, og det skulle være underligt, om ikke en
eller flere af forbindelserne på en eller anden måde kan påvirke den defekte
kloridkanal, eller alternative kloridkanaler, som ikke fungerer korrekt i cystisk
fibrose-cellerne. Metoden består i, at man tager tusindvis af cystisk fibrose-celler og dyrker dem på plastplader med sukker, så de har næring til at gro. Dernæst tager man eksempelvis 100 flasker med hver 100 specialiserede molekyler på basis af såkaldte sektormolekyler, hvor man kun har ændret ganske lidt på bindingerne i molekylerne. En dråbe fra hver flaske placeres på CF-cellekulturerne, hvorefter man aflæser, om der sker ændringer i cellernes evne til at transportere klorid. Hvis der er en reaktion på en af pladerne med cellekulturer, tager man indholdet fra den pågældende flaske med de 100 enkeltkomponenter og deler dem ud på 100 nye CF cellekulturer, så man til sidst ender man op med det eller de enkeltmolekyler, der eksempelvis påvirker kloridtransporten i CF-cellerne. I maj i år annoncerede den nordamerikanske CF Foundation (CFF), at de netop havde indgået en aftale til US$ 30 mio. med biotekfirmaet Aurora Biosciences om leverance af en robot til udvikling af nye lægemidler til CF ved hjælp af HighThroughput Screening. Dette vil i høj grad sætte hastigheden i vejret på arbejdet med at lede efter og teste kemiske stoffer, der på den ene eller anden måde måske kan påvirke produktionen af CFTR i CF-patienternes celler. Målet er at nedbringe udviklingstiden til 7 år for et nyt lægemiddel målrettet til CF - og bringe udviklingsomkostningerne ned under 75 mio. US$. CFF oplyste, at gaven på US$ 20 mio., som CFF fik af The Bill and Melinda Gates Foundation i efteråret 1999, indgik i dette initiativ. CFF understregede dengang, at der ikke er nogen garanti for, at denne investering vil føre til et positivt resultat; men CFF er af den overbevisning, at det ville være en større risiko for CF-patienterne, hvis man undlod at drage fordel af disse teknologier.
Modifier Genes Man er i stadig stigende grad blevet klar over, at det ikke kun er CFTR-proteinet, der har betydning for udviklingen af cystisk fibrose hos patienterne. Det lader til, at CFTR-proteinet (genproduktet) alene påvirker transporten af vand og salte i CF-patienternes celler, mens de såkaldte Modifier Genes tillægges en stadig større betydning ved forløbet af CF. Der er altså tale om gener, der på den ene eller anden måde har indflydelse på forløbet af cystisk fibrose hos den enkelte patient. MBL (Mannose Bindende Lectin) hører til denne gruppe af Modifier genes, og sidste år omtalte vi et videnskabeligt arbejde om betydningen af lavt MBL hos CF-patienter med kronisk P.a. og B.c.-infektion, som blev præsenteret på Seattle-kongressen i 1999 af speciallæge, dr. med. Peter Garred, Vævstypelaboratoriet på Rigshospitalet. I år blev Peter Garreds arbejde omtalt i kongressens åbningsforedrag. MBL er et antistof, som vi alle har fra fødslen, og som retter sig mod virusinfektioner generelt. MBL findes i blodet og i betændt væv. Man skønner, at ca. 1/3 af befolkningen har et lavt MBL niveau, uden at de dermed er påvirkede af det, fordi de ellers er sunde og raske. For CF-patienter har det vist sig, at hvis man tilhører den del af befolkningen, der har lavt niveau af MBL, og hvis man samtidig har en Pseudomonas infektion, der kører lidt hårdt på, så er disse patienter alt andet lige lidt dårligere stillet end CF-patienter med normalt niveau af MBL. Der er tilsyneladende også sammenhæng mellem et lavt niveau af MBL hos CF og nogle patienters tendens til at få lungeinfektionen Burkholderia cepacia. Dette fører måske til en logisk forklaring på, hvorfor der er forskelle i CF-patienternes sygdomsforløb trods identiske CF-mutationer – også mellem søskende. Forskelle som tidligere var uforklarlige. Dermed er der også et konkret håb om en behandlingstilgang. MBL-genet er fuldt afdækket, og man undersøger nu mulighederne for en egentlig MBL-produktion/behandling. Kortlægningen af pseudomonas-genet I CF-Blad 2/00 omtalte vi kortlægningen af P.a. genet, og hvert eneste gen - mere end 2000 - af hele Pseudomonas bakterien er nu blevet lagt på små microchips. Dermed kan forskerne bruge oplysningerne til at sammenligne, hvad der sker i følsomme bakterier kontra ikke-følsomme bakterier. Man får derved et overblik over, hvilke gener der tændes/aktiveres, og hvilke dele der deaktiveres ved bestemte processer hos bakterien. Oplysningerne er også lagt på Internet, så forskere har direkte adgang til informationerne 24 timer i døgnet, 7 dage om ugen - i håbet om, at man hurtigt bliver i stand til at gennemskue og forstå Pseudomonas fuldt ud.
Som CF-patient er jeg overbevist om, at mange af disse terapier en dag vil føre til årsagsbehandling af den basale defekt ved CF, og ikke blot som hidtil, hvor der kun har været og er mulighed for symptombehandling af eftervirkningerne af den basale defekt. Det er også opmuntrende, at der ikke alene forskes i genterapi, men også i adskillige andre måder at behandle selve årsagen på. I denne artikel er der udover genterapi omtalt arbejdet med at ændre det abnorme protein med stoffer som Phenylbutyrate, CPX og Gentamicin, - forskellige former for inflammationsbehandling (Pulmozyme, elastasehæmmende stoffer, Interferon gamma, fede syrer, Quorum-sensing, makrolider, Xyletol), High Troughput Screening til hurtigere udvikling af lægemidler, udforskning af Modifier Genes og endelig: mere og mere kendskab til Pseudomonas-bakterien. Alt dette bidrager til, at vi i dag kan se på en realistisk Pipe-line for udvikling af nye og bedre behandlinger til CF.
|
