Pulmozyme (rDNase) til behandling Af ERIK WENDEL,
I CF-Blad 3/94 omtalte vi stoffet Pulmozyme som inhalationsbehandling til CF-patienter. Dengang anbefalede man generelt kun Pulmozyme til patienter, der havde lungeinfektioner. I dag har man ved en verdensomspændende undersøgelse vist, at Pulmozymeinhalationer også nedsætter tilbøjeligheden til bakterielle infektioner hos de helt unge CF-patienter. Om baggrunden for Pulmozyme behandling Pulmozyme blev introduceret som inhalationsbehandling til cystisk fibrose tilbage i 1994 som det første behandlingsmæssige produkt af den genteknologiske forskning. Siden tidernes morgen har det altoverskyggende problem for langt de fleste CF-patienter været tendensen til sejt sekret i luftvejene og de tilbagevendende lungeinfektioner som staph. aureus, haemophilus influenzae og Pseudomonas aeruginosa. Der er umiddelbart to årsager til, at sekretet er sejt hos patienterne. For det første er der den basale (grundlæggende) fejl hos cystisk fibrose i transporten af salte og vand ind og ud af cellerne i de slimproducerende celler. For det andet er der en indirekt årsag, når kroppens naturlige forsvar mod infektioner går i aktion. Når kroppen registrerer en infektion, vil organismen prøve at bekæmpe bakterierne ved hjælp af de hvide blodlegemer. De fleste har sikkert oplevet, at de sekretprøver, der hostes op til bakteriologisk undersøgelse, kan være gulfarvet ved infektion. Det gule puds er blandt andet hvide blodlegemer, som er gået i stykker under deres kamp mod bakterierne. Hvide blodlegemer, som ikke har været i stand til at bekæmpe infektionen, går til grunde og frigiver i stedet DNA – som er det arvemateriale, der findes i cellekernen – i cellernes »kommandocentral«. Men DNA har den egenskab, at det er et utrolig sejt materiale, og når DNA frigøres, gør det sekretet ekstra sejt. Det seje sekret er meget vanskeligt at transportere væk fra luftvejene. I stedet ophobes det i luftvejene, hvor det bliver grobund for infektion, hvorved de hvide blodlegemer frigør DNA, som gør sekretet sejt o.s.v. – ‘den onde cirkel’ er i gang. DNase – et enzym Hos alle mennesker dannes enzymet DNase i bugspytkirtlen og i spytkirtlerne. Enzymet findes først og fremmest i høje koncentrationer i tarmen – formentlig for at nedbryde det seje DNA i føden, vi spiser. Men det kan også findes og måles i blodet. Der er således ikke tale om et fremmed stof, men om et humant, et »menneske-enzym«, som vor organisme allerede kender, og som vi derfor ikke reagerer imod eller får bivirkninger af. Allerede i 1958 prøvede man at fremstille DNase, som var isoleret fra dyr. Midlet blev anvendt i behandling af nogle patienter med kronisk bronchitis, men måtte opgives igen, da resultatet var dårligt. Der var mange bivirkninger ved stoffet, som var fremmed for organismen, og som ikke var rent. Siden har man arbejdet på at fremstille et rent enzym. Genteknologi gav rent enzym De nye genteknologiske metoder gjorde det muligt at fremstille en tro kopi af det humane enzym DNase, som kroppen opfatter som dets eget enzym og ikke som noget fremmed. Genteknologisk fremstillet DNase betegnes rDNase, hvor ‘r’ står for recombinant (gensplejset). Salgsnavnet for rDNase er Pulmozyme, og det fremstilles af firmaet GENENTECH/ROCHE. Det revolutionerende ved Pulmozyme var (og er stadig), at det som det hidtil eneste produkt på markedet direkte kan påvirke og ændre viskositeten (sejheden) af sekretet i CF-patienternes lunger ved at “klippe” det seje DNA i stykker, så sekretet bliver mere tyndtflydende og dermed lettere at hoste op. Umiddelbart har der ikke været væsentlige bivirkninger ved stoffet selv efter mange års brug ud over hæshed, ændringer i stemmen og ondt i halsen hos patienterne i tiden lige efter, at de var påbegyndt inhalationsbehandlingen. Bivirkninger forsvandt dog hos næsten alle igen efter ca. 3 ugers behandling. Effekten af Pulmozyme aftager ikke over tid, selv ikke efter mange års brug af stoffet.
Behandlingserfaringerne med Pulmozyme Beslutningen om at anvende Pulmozyme som fast daglig inhalationsbehandling var baseret på en række amerikanske kliniske forsøg omkring slutningen af 1980’erne og starten af 1990’erne. Forsøgene dokumenterede, at Pulmozyme øger lungefunktionsniveauet hos CF-patienter – sammenlignet med CF-patienter, der ikke fik Pulmozyme. Hertil kom, at Pulmozyme også havde en positiv indvirkning på forløbet af infektioner, eksempelvis kronisk pseudomonas-infektion, idet det tyndere sekret giver mindre grobund for bakterier. I første omgang valgte man på CF-Centret på Rigshospitalet at give Pulmozyme-inhalationer til alle patienter med kronisk pseudomonas-infektion; desuden gav man det til enkelte andre patienter med kronisk infektion forårsaget af andre bakterier. CF-Centret på Skejby Sygehus valgte at give det til alle patienter, som havde problemer med sejt sekret. Langtidsundersøgelser Studier over flere år har nu yderligere bekræftet de positive effekter ved brugen af Pulmozyme, og der var derfor ikke langt til at overveje, om stoffet også kunne have en gavnlig effekt på yngre CF-patienter uden kronisk infektion (eks. Pseudomonas aeruginosa). Til det formål iværksatte man PEIT-projektet (Pulmozyme Early Intervention Trial), der skulle undersøge effekten af Pulmozyme hos patienter uden kronisk infektion i aldersgruppen 6-10 år. PEIT-projektet løb over godt og vel 2 år (96 uger) og inkluderede 474 patienter fra hele verden. Fra Danmark deltog 20 patienter – 10 fra hvert center. Undersøgelsen blev udført som det, man i fagsproget kalder et randomiseret, dobbeltblindet og placebokontrolleret klinisk forsøg. Sagt med enklere ord: Ingen – hverken patient, producent eller undersøger – vidste, hvilke patienter der inhalerede hvad (det virksommme stof eller det ikke-virksomme stof), før forsøget var helt afsluttet, og man brød forsøgskoden. Patienterne blev opdelt i to grupper. Den ene gruppe inhalerede det virksomme stof (rDNase/Pulmozyme) een gang dagligt, og den anden gruppe (kontrolgruppen) inhalerede et ikke-virksomt stof (placebo). Ved hospitalskontrollerne registrerede man bl.a. lungefunktionsniveau og typen af eventuelle lungeinfektioner hos patienterne. Resultaterne var signifikante og viste, at Pulmozyme også har en positiv effekt på patienter uden kroniske infektioner. Og på baggrund af resultaterne i PEIT-projektet anbefaler man nu generelt Pulmozyme-inhalationer til alle CF-patienter fra 6 års alderen og opefter. I Danmark har man imidlertid valgt at gå et skridt videre. På Rigshospitalet har man således opgjort resultaterne fra et “mini studie” med Pulmozyme, hvor man undersøgte alle ekspektorater/sug for infektioner over en 12 måneders periode fra gruppen af CF-patienter, der ikke allerede var i Pulmozyme behandling. Gruppen var på ca. 70 patienter uden hensyn til alder – dvs. også de helt små CF-patienter (under 6 år) deltog i forsøget, blot de kunne inhalere. Patienterne blev inddelt i to lige store grupper. Den ene gruppe fik Pulmozyme inhalationer, og den anden gruppe fik ikke Pulmozyme. Ved opgørelsen af studiet var der en klar tendens til, at de patienter, der havde inhaleret Pulmozyme, havde en mindre tilbøjelighed til Staph. aureus og Pseudomonas-lignende infektioner - set i forhold til gruppen, der ikke havde inhaleret Pulmozyme. I dag tilbyder både RH-Centret og Skejby-Centret Pulmozyme-inhalationer til alle CF-patienter, der er store nok til at kunne inhalere. Praktisk råd ved opbevaring af Pulmozyme Alle, der inhalerer Pulmozyme, bliver orienterede om, at medicinen skal opbevares i køleskab ved max 8° Celcius, og at det højst må være udenfor køl i 24 timer. Ellers mister stoffet den maksimale behandlingseffekt. Man skal her være opmærksom på, at opbevaring udenfor køl kun må finde sted i max 24 timer i alt gennem hele stoffets opbevaringstid. Hvis man f.eks. har haft Pulmozyme ude af køl i 8 timer, er det altså kun 16 timer tilbage, hvor stoffet tåler at blive opbevaret uden for køleskab. Mikroorganismers aktivitet har en altafgørende indflydelse på vores liv, der i store træk påvirkes enten i negativ eller positiv retning. WHO nævner infektionssygdomme som “verdens største dræber” af børn og yngre voksne med mere end 13 millioner pr. år. Udover infektioner med umiddelbar dødelig udgang er mikroorganismer involveret i et stort antal kroniske lidelser hos både mennesker, dyr og planter.
I dag anvendes store mængder antibiotika, desinfektionsmidler og konserveringsstoffer til at kontrollere de skadelige bakterier/mikroorganismer. Antibiotika har de seneste ca. 50 år haft en uovertruffen succes som ’helbreder’ af sygdomme, der tidligere medførte en uundgåelig død. Ulempen er imidlertid, at bakterierne er i stand til at finde modtræk, der gør antibiotika uvirksom. Naturen er indrettet således, at der konstant fremavles bakterielle varianter, der udviser større og større tolerance eller resistens. Denne problemstilling er ikke ukendt for cystisk fibrose-patienter, der er inficeret med bakterien P. aeruginosa, og som på grund af den kroniske karakter af denne infektion har været i intensiv anti-pseudomonas behandling igennem mange år. På den anden side skal man netop i denne forbindelse gøre sig det helt klart, at der på nuværende tidspunkt IKKE er - eller har været - alternativer til brugen af antibiotisk behandling af P.aeruginosa- infektion hos CF-patienterne. Den målrettede brug af antibiotika har netop også været grundstenen i den danske anti-pseudomonas terapi gennem mere end 25 år. Denne behandling har til hensigt at holde mængden af bakterier nede på et lavt niveau og dermed mindske den vævsnedbrydende betændelsesreaktion (inflammation). Og selvom man ikke kan eliminere den kroniske P.a.-infektion, så havde vi ikke - uden denne antibiotika baserede terapi - kunnet fremvise de særdeles positive livstidsprognoser og overlevelsestal for danske CF-patienter, som tilfældet er.
Biofilm En årsag til, at det kan være svært at
behandle kroniske P. aeruginosa infektioner i relation til CF patienter, er bl.a.
P.aeruginosa’s måde at organisere sig på i kroppen. I mange år var den klassiske
opfattelse, at bakterier blot var "en sæk enzymer, der kunne reproducere sig
selv". Forestillingen var, at de eksisterede som enkelte celler, der uafhængigt af
hinanden udførte en række kemiske reaktioner. Fænomenet kendes også fra akvarier, hvor der hurtigt vokser en grønlig substans frem på indersiden af glasset. Det ses også ved havne og på badebroer, hvor alt fra vandlinien og ned ofte er dækket af farverige belægninger. Denne form for vækst kaldes biofilm. Bakteriepopulationer, der optræder i biofilm, er generelt meget mere modstandsdygtige end frit levende bakterier over for påvirkninger fra det ydre miljø, herunder antibakterielle midler, og de er derfor meget vanskeligere at komme til livs end frit levende bakterier. Mange forskere betragter i dag dette som en type primitive flercellede organismer, hvor biofilmdannelse udgør en overlevelsesstrategi for bakterier.
P.a. infektion og biofilm Bakterien findes overalt i naturen, uden at den er et problem for befolkningen som helhed. Den karakteriseres i medicinsk-faglige vendinger som ’opportunistisk human patogen’. Dette betyder, at kun særligt udsatte grupper af patienter er truede. Det drejer sig først og fremmest om patienter med generelt nedsat immunforsvar som følge af immunhæmmende medicin som led i behandling af kræft (kemoterapi) eller efter transplantationer for at undgå afstødningsreaktioner, men også patienter med medfødt eller erhvervet immundefekt (blandt andet AIDS) er truede. Men på grund af evnen til at sætte sig fast på overflader og danne biofilm er P. aeruginosa den mest almindelige bakterie ved en række komplicerende hospitalsinfektioner. Den tegner sig således for cirka 16% af hospitals-erhvervede lungeinfektioner og 12% af hospitals-erhvervede urinrørsinfektioner i forbindelse med operationer. Den giver også anledning til infektioner forårsaget af kontaktlinser, katedre, hjerteklapper, pacemakers, kunstige led og alle fremmedlegemer. Ved Cystisk fibrose er der en medfødt defekt i de naturlige rensningsmekanismer som holder luftrørene frie for inhalerede mikroorganismer og andre partikler og det medfører en risiko for at bakterier kan sætte sig fast og begynde at dele sig og hermed er startskuddet til udviklingen af biofilm gået. Som udgangspunkt er P.aeruginosa enkeltstående bakterier, når de lever frit i naturen, men når de hæfter sig i luftvejene hos CF-patienter, samles de hurtigt i grupper, der med tiden giver anledning til dannelse af tyk biofilm. I 1970’erne viste professor Niels Høiby, Mikrobiologisk Afdeling på Rigshospitalet sammen med dr. J. W. Costerton, Canada, som de første, at P. aeruginosa ligesom så mange sygdomsfremkaldende bakterier er en biofilmdanner. Omkring hver koloni af P. aeruginosa producerer bakterierne i fællesskab en biofilm som en nærmest uigennemtrængelig hinde, der skal beskytte dem mod at blive nedbrudt af enten kroppens eget immunsystem eller af antibiotisk behandling.
Celle kommunikations-systemer: I de senere år er det blevet klart, at ikke kun P. aeruginosa, men også mange andre bakteriearter benytter kemisk baserede kommunikationssystemer til at koordinere infektions-processen hos mennesker, dyr og planter. Det er påfaldende, at omkring 60% af alle bakterielle infektioner er biofilmbaserede. I P. aeruginosa kontrolleres biofilmdannelsen af et sådant internt signal/kommunikationssystem (Quorum sensing) bakterierne imellem, der får bakterierne til at "tænke" og reagere efter samme mønster på én og samme tid og således udviser gruppeadfærd. Disse kommunikationssystemer tillader blandt andet bakterier at registrere deres antal og først producere de for infektionen nødvendige og sygdomsfremkaldende komponenter (virulensfaktorer), når de er "mange nok". En af disse virulensfaktorer er udviklingen af biofilm. Da vores immunsystem reagerer på tilstedeværelse af selv små mængder af virulensfaktorer, kan rationalet for bakteriernes gruppeadfærd/angrebsstrategi være, at så længe der kun er få til stede, vil vores immunsystem nemmere kunne slå infektionen ned. Man kan sammenligne det med en militær strategi. Bakterierne venter simpelthen med at producere virulensfaktorer (deres våben), til deres antal har nået en samlet størrelse, der resulterer i at vores indre forsvar kan overrumples. Koordinering er en medvirkende årsag til, at sådanne bakterier kan overvinde de højere organismers forsvarssystemer og dermed sikre en - fra deres synspunkt succesfuld - infektion. Denne viden fortæller os. at kontrol og bekæmpelse af bakterier muligvis kan ske gennem udviklingen af celle-kommunikations-hæmmende stoffer, som hindrer bakteriers evne til at virke i flok.
Forskningsgennembrud Gennem samarbejde med forskere fra University of New South Wales i Sydney, Australien, har cand.scient., Ph.d. Michael Givskov, BioCentrum, Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og hans forskerteam fundet, at bl.a. den australske rødalge Delisea pulchra producerer sit helt eget naturlige forsvar mod dannelse af biofilm. Algen udskiller stoffer af typen hologenerede furanoner, der virker som hæmmere af kommunikations- og signalsystemet mellem de bakterier, der sætter sig på planten. Dermed formår bakterierne ikke at producere biofilm, og planten vokser helt uden biofilm på overfladen - modsat de omkringstående planter i havet. Michael Givskov har arbejdet med såkaldte celle-kommunikations-hæmmende stoffer i mere end 6 år, og hans forskerteam har gennemført en lang række forsøg med furanon-lignende kemiske stoffer og specielt deres evne til at bekæmpe P. aeruginosa infektion i lunger hos mus. Resultaterne er særdeles lovende og viser, at man effektivt kan afbryde kommunikation/signalstoffer mellem P. aeruginosa bakterierne i musenes lunger og dermed forhindre dannelse af de multiresistente biofilm. Overføres resultaterne til CF-patientniveau, kan man forestille sig, at de nye celle-kommunikations-hæmmende stoffer kan bruges som del af en kombinationsbehandling sammen med den traditionelle antibiotika overfor kronisk P. aeruginosa infektion, hvor det celle-kommunikations-hæmmende stof begrænser bakteriernes produktion af biofilm. Laboratorieforsøg viser, at de traditionelle antibiotika dermed effektivt kan slå bakterierne ihjel. Derved er der en reel mulighed for at fjerne den kroniske infektion.
Mens vi venter på celle-kommunikationshæmmere I det nystartede biotech-firma i Danmark, QSI-Pharma A/S, et datterselskab af Leo-Pharma, er man i gang med udvikling af celle-kommunikationshæmmere til behandling af CF-patienter, og på CF-patientens utålmodige spørgsmål til Michael Givskov om tidsrammen lyder svaret, at det må forventes, at de første kliniske forsøg (fase 2) vil kunne påbegyndes indenfor en overskuelig årrække (3-5 år). Der var dansk præsentation af foreliggende forskningsresultater på den nordamerikanske CF-konference, The Fifteenth Annual NACF Conference, Orlando, 25-28 October 2001, og en videnskabelig artikel om emnet med titlen: ”Inhibition of quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa biofilm bacteria by halogenated furanone compound” blev publiceret i Microbiology (2002), 148, 87-102. Forfatterne er Morten Hentzer, Katrin Riedel, Thomas B. Rasmussen, Arne Heydorn, Jens Bo R. Parcek, Scott A. Rice, Leo Eberl, Søren Molin, Niels Høiby, Staffan Kjelleberg og Michael Givskov – fra BioCentrum-DTU, Technische Universität München, North Weston University/Evanston/USA, University og New South Wales/Australia og Klinisk Mikrobiologisk afd./RH.
Tak til begge for hjælp ved udarbejdelse af denne artikel.
|
