Tratando a acondroplasia: o papel das estatinas no tratamento da acondroplasia

Estatinas restauram o crescimento ósseo em um modelo animal de acondroplasia

Como muitos de vocês devem saber, há alguns anos um grupo japonês publicou um elegante trabalho  mostrando que as estatinas, uma família de medicamentos amplamente usada para reduzir os níveis de colesterol, foram capazes de restaurar o crescimento ósseo em um modelo animal de acondroplasia (1). No entanto, os pesquisadores não conseguiram elucidar como esses medicamentos estavam funcionando em seu modelo. Posteriormente, o grupo liderado por Pavel Krejci publicou um estudo no qual descartavam qualquer ação direta das estatinas nas vias do receptor do fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) (2).

Agora, parece que o mecanismo pelo qual as estatinas poderiam restaurar ou promover o crescimento ósseo pode ter sido revelado, com a publicação de um novo estudo em que pesquisadores observaram que a fluvastatina, uma das estatinas, era capaz de aumentar a atividade de um eixo chave de enzimas que regulam positivamente o crescimento ósseo, a via IHH-PTHrP (IHH: Indian Hedgehog; PTHrP: peptídeo (ou proteína) relacionado ao hormônio da paratireóide) (3). Eu já havia revisto este estudo em detalhes em um artigo de outubro do ano passado.

Isso parece complicado mas, em resumo, o crescimento ósseo é o resultado de um processo celular dentro de estruturas chamadas placas de crescimento, localizadas nas extremidades dos ossos longos (Figura 1). Lá, os condrócitos (as células mestres do crescimento ósseo), reagindo a muitos agentes, passam de um estado de repouso a um frenesi de alta proliferação e, finalmente, aumentam várias vezes de volume (ou tamanho) (Figura 1), dando espaço a novo tecido ósseo. É o ciclo celular contínuo de "despertar, proliferar, aumentar" do condrócito que alonga os ossos. Esse ciclo celular é fortemente regulado e a IHH e o FGFR3 são fundamentais para modular como os condrócitos se multiplicam e aumentam. O eixo IHH-PTHrP é especialmente importante no estágio de proliferação (4) e mutações no receptor PTHrP que prejudicam sua atividade normal causam uma displasia esquelética rara chamada displasia metafisária de Jansen (5), na qual os ossos estão severamente encurtados. Além disso, estudos anteriores mostraram que o FGFR3 reduz a atividade da via IHH-PTHrP (6) e que o PTH foi capaz de restaurar o crescimento em modelos de acondroplasia em camundongos (7,8).

Figura 1. Placa de crescimento.

 
 
Quando em estado normal, o FGFR3 inibe a proliferação e a hipertrofia dos condrócitos por meio de algumas cascatas enzimáticas no interior dos condrócitos, as vias STAT1 e RAS-RAF-MEK-ERK (também chamada MAPK) (Figura 2 ), em um nível que permite o crescimento ósseo equilibrado. Na acondroplasia, devido à mutação em sua estrutura, o FGFR3 está trabalhando excessivamente, bloqueando bastante todo o processo de crescimento. Sob esse modelo, com a hiperatividade do FGFR3, menos condrócitos despertam do estado de repouso e menos proliferam e aumentam para permitir a construção de novo osso.

Figura 2. Vias ativadas pelo FGFR3 no condrócito.

Vias de sinalização ativadas por FGF/FGFR. FGFs induzem dimerização, ativação de quinase e transfosforilação de resíduos de tirosina de FGFRs, levando à ativação de vias de sinalização a jusante. Várias vias são estimuladas pela sinalização de FGF/FGFR, como as vias Ras-MAP quinase, PI-3 quinase/AKT e PLC-γ. Além disso, a sinalização de FGF também pode estimular a via STAT1/p21. A sinalização de FGF/FGFR também fosforila a proteína Shc e Src. FGF/FGFR desempenham papéis cruciais na regulação da proliferação, diferenciação e apoptose de condrócitos por vias de sinalização a jusante. De Su N et al. 2014. Reproduzido aqui apenas para fins educativos.

Estratégias terapêuticas atuais

Atualmente, existem quatro terapias para a acondroplasia em desenvolvimento clínico, explorando três estratégias diferentes. A mais avançada é um análogo do peptídeo natriurético do tipo C (CNP) chamado vosoritide (9). Outro análogo do CNP também está sendo testado (10). O CNP trabalha naturalmente contrabalançando os efeitos de uma das vias do FGFR3, chamada MAPK, que controla o ritmo da hipertrofia dos condrócitos, mas tem um efeito mínimo ou nulo na via do FGFR3 responsável por reduzir a proliferação dos condrócitos, de acordo com evidências publicadas até agora (11) (Figura 3). Existem vários artigos neste blog em que analisamos o CNP, basta visitar a página de índice para saber mais sobre ele.

Figura 3. Estratégias terapêuticas para acondroplasia.

A figura acima mostra os locais de ação do CNP, da meclizina e também dos inibidores de tirosina quinase (TKI) NF449 e A31, que funcionam como o infigratinib. De Matsushita M et al. (2013). Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

As outras duas estratégias visam diretamente o FGFR3, mas usando abordagens distintas. Um dos medicamentos, chamado recifercept, é de fato uma forma modificada de FGFR3 sem o gancho que normalmente ancora essa enzima na membrana celular dos condrócitos, permitindo que essa molécula circule livremente quando administrada (12). É por isso que é chamado de "receptor solúvel" (lembre-se de que o FGFR3 é uma enzima receptora). Então, como o recifercept funciona? Como você deve saber, o FGFR3 é um tipo de interruptor na parede dos condrócitos: ele precisa de um dedo (os FGFs, os ligantes) para ligar (ativar) e exercer suas funções (Figura 4). Ao circular livremente no corpo, o recifercept pode alcançar as placas de crescimento e capturar esses FGFs antes que eles ativem o FGFR3 (funciona fora da célula), explicando por que também é chamado de armadilha de ligantes (ligand trap, em inglês). A consequência é que, se o FGFR3 não estiver ativado, ele não poderá bloquear o ciclo celular do condrócito e o crescimento poderá ser restaurado (12). Aqui, você vê que o recifercept pode inibir todas as vias do FGFR3, portanto teria efeitos tanto nas fases de proliferação e hipertrofia dos condrócitos. Em teoria, seria mais potente que os análogos do CNP.

Figura 4. Armadilha de ligante.

 

Uma ilustração da estratégia de armadilha de ligantes. O interruptor na parede representa o FGFR3 e o dedo um ligante do FGFR (um FGF). O FGFR3 é ativado quando um FGF se liga a ele. A armadilha (decoy ou trap) é feita de uma forma "livre" de FGFR3, que compete com o interruptor da parede celular, impedindo sua ativação.

A terceira estratégia está sendo explorada com o infigratinib (13). Essa molécula é chamada inibidor da tirosina quinase (TKI) e é capaz de se ligar a parte do FGFR3 responsável por ativar suas vias no interior do condrócito (Figura 3). Nesse caso, o FGFR3 continua sendo ativado fora da célula pelos FGFs, mas é incapaz de ativar suas vias dentro da célula. Isso significa que o infigratinib pode ser mais potente que os análogos do CNP, também afetando as duas fases principais do ciclo celular dos condrócitos.


Como esses achados sobre as estatinas se encaixam no cenário terapêutico da acondroplasia?

À medida que nosso entendimento de como as estatinas funcionam na placa de crescimento está avançando, podemos pensar em uma estratégia em que combiná-las com os análogos do CNP possa resultar em um efeito aprimorado no crescimento ósseo. Esse conceito também é aplicável à meclizina, que também atua inibindo a mesma via MAPK que o CNP inibe (14) (Figura 3). Por um lado, o CNP (ou meclizina) trabalharia para restaurar a capacidade dos condrócitos aumentarem e amadurecerem (hipertrofia), enquanto as estatinas atuariam para restaurar a atividade do eixo IHH-PTHrP, o que, por sua vez, ajudaria os condrócitos a recuperar sua capacidade de proliferação. para uma melhor resposta global do crescimento ósseo.

No entanto, é claro que essa hipótese precisa ser testada em um modelo pré-clínico adequado como prova de conceito antes de qualquer etapa posterior. Por exemplo, alguém poderia pensar em um estudo com quatro braços: controle (placebo), somente CNP, somente estatina e CNP+estatina, o que permitiria aos pesquisadores determinar se haveria algum efeito sinérgico com essa combinação.

As terapias combinadas também podem permitir uma redução das doses necessárias para alcançar os efeitos desejados no crescimento ósseo de cada um dos agentes sendo testados, reduzindo assim os riscos de efeitos indesejados. Por exemplo, um risco conhecido associado aos TKIs contra FGFRs usados ​​no câncer é a hiperfosfatemia (15). Sabemos que a dose de infigratinib testada para acondroplasia é muito menor que a usada para o câncer (13), portanto o risco desse tipo de efeito colateral também seria menor, mas, e se a combinação com uma estatina pudesse reduzir ainda mais esse risco, permitindo uma dose ainda mais baixa do TKI?

Como eu disse acima, modelos apropriados devem ser testados quanto à segurança e eficácia antes que qualquer uma dessas idéias possa avançar, mas o objetivo aqui é compartilhá-las e inspirar pesquisadores interessados ​​em encontrar soluções para a acondroplasia e muitas outras displasias esqueléticas.
 

Se você segue este blog, é possível que você já saiba que as terapias para displasias relacionadas ao FGFR3 podem não apenas ser aplicáveis ​​a vários outros tipos de displasias ósseas nas quais o FGFR3 desempenha um papel no mecanismo da doença, mas também em outras não relacionadas ao FGFR3, também. Um exemplo vem do desenvolvedor do vosoritide, que iniciou um programa para algumas formas de baixa estatura idiopática (veja mais informações aqui e aqui; em inglês; esses links levarão a duas apresentações em pdf. Nelas, basta procurar por acondroplasia. A primeira tem mais detalhes). Outro exemplo vem de um estudo com infigratinib, no qual os pesquisadores descobriram que a inibição do FGFR3 teve efeitos positivos em dois modelos animais de displasias graves associadas a mutações no gene transportador de sulfato (SLC26A2), que também causam a displasia diastrófica (16).

As coisas estão melhorando e, embora resultados definitivos de todas as iniciativas em andamento e futuras ainda demorem alguns anos para serem disponibilizados, é reconfortante saber que, em um futuro não muito distante, muitas crianças serão poupadas de enfrentar as muitas complicações médicas que frequentemente ocorrem em displasias ósseas e terão melhor qualidade de vida.

ps. Você pode encontrar muito mais informações sobre todas as estratégias revisadas brevemente aqui em outros artigos do blog. Visite a página de índice.


Referências

1. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014; 513 (7519):507-11.

2. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage 2017; (9):1522-30.

3. Ishikawa M et al. The effects of fluvastatin on Indian Hedgehog pathway in endochondral ossification. Cartilage 2019; 22:1947603519862318. doi: 10.1177/1947603519862318. [Epub ahead of print]

4. Kronenberg HM. Developmental regulation of the growth plate. Nature 2003; 423 (6937):332-6.

5. Calvi LM, Schipani E. The PTH/PTHrP receptor in Jansen's metaphyseal chondrodysplasia. J Endocrinol Invest 2000;23(8):545-54.

6. Chen L et al. A Ser(365)-->Cys mutation of fibroblast growth factor receptor 3 in mouse downregulates Ihh/PTHrP signals and causes severe achondroplasia. Hum Mol Genet 2001; 10(5):457-65.

7. Ueda K et al. PTH has the potential to rescue disturbed bone growth in achondroplasia. Bone 2007;41(1):13-8.

8. Xie Y et al. Intermittent PTH (1-34) injection rescues the retarded skeletal development and postnatal lethality of mice mimicking human achondroplasia and thanatophoric dysplasia. Hum Mol Genet 2012; 21(18):3941-55.

9. Savarirayan R et al. C-Type Natriuretic Peptide Analogue Therapy in Children with Achondroplasia. N Engl J Med 2019;381(1):25-35.

10. Breinholt VM et al. TransCon CNP, a Sustained-Release C-Type Natriuretic Peptide Prodrug, a Potentially Safe and Efficacious New Therapeutic Modality for the Treatment of Comorbidities Associated with Fibroblast Growth Factor Receptor 3-Related Skeletal Dysplasias. J Pharmacol Exp Ther 2019;370(3):459-71.

11. Lorget F et al. Evaluation of the therapeutic potential of a CNP analog in a Fgfr3 mouse model recapitulating achondroplasia. Am J Hum Genet 2012;91(6):1108-14.
Free access.

12. Garcia S et al. Postnatal soluble FGFR3 therapy rescues achondroplasia symptoms and restores bone growth in mice. Sci Transl Med 2013 Sep 18;5(203):203ra124. Free access.

13. Komla-Ebri D et al. Tyrosine kinase inhibitor NVP-BGJ398 functionally improves FGFR3-related dwarfism in mouse model. J Clin Invest 2016;126(5):1871-84. Free access.

14. Matsushita M et al. Meclozine facilitates proliferation and differentiation of chondrocytes by attenuating abnormally activated FGFR3 signaling in achondroplasia. PLoS One. 2013 Dec 4;8(12):e81569. Free access.15. Kelly CM et al. A phase Ib study of BGJ398, a pan-FGFR kinase inhibitor in combination with imatinib in patients with advanced gastrointestinal stromal tumor. Invest New Drugs 2019;37(2):282-90. Free access.

15. Nogova L et al. Evaluation of BGJ398, a Fibroblast Growth Factor Receptor 1-3 Kinase Inhibitor, in Patients With Advanced Solid Tumors Harboring Genetic Alterations in Fibroblast Growth Factor Receptors: Results of a Global Phase I, Dose-Escalation and Dose-Expansion Study. J Clin Oncol 2017;35(2):157-65. Free access.

16. Zheng C et al. Suppressing UPR-dependent overactivation of FGFR3 signaling ameliorates SLC26A2-deficient chondrodysplasias. EBioMedicine 2019;40:695-709. Free access. 

Treating achondroplasia: statins' role for the treatment of achondroplasia

Statins restore bone growth in an animal model of achondroplasia

As many of you may know, a few years ago a Japanese group published an elegant work showing that the statins, a family of drugs widely used to reduce cholesterol levels, were able to restore bone growth in an animal model of achondroplasia (1). However, the researchers were not able to find out how these medicines were working in their model.  Later, the group leaded by Pavel Krejci published a study in which they ruled out any direct action of statins on the fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) pathways (2).

Now, it seems that the mechanism by which statins could restore or promote bone growth might have been unveiled, with the publication of a new study where researchers observed that fluvastatin, one of the statins, was able to increase the activity of a key enzyme axis that positively regulates bone growth, the IHH-PTHrP pathway (IHH: Indian Hedgehog; PTHrP: peptide (or protein) related to Parathyroid Hormone) (3).I have already reviewed it in an article from October last year.

This sounds complicated but in summary, bone growth is a consequence of a cell process within structures called growth plates that are located in the extremities of the long bones (Figure 1). There, the chondrocytes (the master cells of bone growth), reacting to many agents, go from a resting state to a highly proliferation frenzy and finally enlarge several times from their baseline size (Figure 1), then giving space to new bone tissue. It is the continuous chondrocyte's "awake, proliferate, enlarge" cell cycle that elongate bones. This cell cycle is tightly regulated and both IHH and FGFR3 are fundamental to modulate how chondrocytes multiply and enlarge. The IHH-PTHrP axis is specially important in the proliferation stage (4) and mutations in the PTHrP receptor that impair its normal activity cause a rare skeletal dysplasia called Jansen metaphyseal dysplasia (5) in which bones are severely shortened. Furthermore, previous studies showed that FGFR3 reduces the activity of the IHH-PTHrP pathway (6), and that PTH was able to restore growth in mouse models of achondroplasia (7,8). 

Figure 1. Cartilage growth plate.

  
In normal state, FGFR3 inhibits both chondrocytes' proliferation and hypertrophy to an extent that allows balanced bone growth through a couple of enzymatic cascades inside the chondrocyte, the STAT1 and the RAS-RAF-MEK-ERK (also called MAPK) pathways (Figure 2). In achondroplasia, due to the mutation in its structure, FGFR3 is working excessively, thus quite blocking the entire growth process. Under this model, upon the overactivity of FGFR3, fewer chondrocytes awake from the resting state and fewer will proliferate and enlarge to enable new bone to be built.

Figure 2. FGFR3 pathways.

Signaling pathways activated by FGF/FGFR. FGFs induce dimerization, kinase activation and transphosphorylation of tyrosine residues of FGFRs, leading to activation of downstream signaling pathways. Multiple pathways are stimulated by FGF/FGFR signaling such as Ras-MAP kinase, PI-3 kinase/AKT and PLC-γ pathways. Furthermore, FGF signaling can also stimulate STAT1/p21 pathway. FGF/FGFR signaling also phosphorylates the Shc and Src protein. FGF/FGFR play crucial roles in the regulation of proliferation, differentiation and apoptosis of chondrocytes via downstream signaling pathways. From Su N et al. 2014. Reproduced here for educational purposes only.

Current therapeutic strategies

Currently, there are four therapies for achondroplasia in clinical development exploring three different strategies. The most advanced one is an analogue of C-type natriuretic peptide (CNP) called vosoritide (9). Another CNP analogue is also being tested (10). CNP works naturally counteracting the effects of one of the FGFR3 pathways, called MAPK, which controls the pace of chondrocytes' hypertrophy, but it has minimum or no effect in the FGFR3 pathway responsible for reducing chondrocytes' proliferation, according to the evidence so far (11) (Figure 3). There are several articles in this blog where we review CNP, you just have to browse the index page to learn more about it.


Figure 3. Therapeutic strategies for achondroplasia.

The figure above shows the site of action of CNP, meclizine and also of the tyrosine kinase inhibitors (TKI) NF449 and A31, which work like infigratinib. From Matsushita M et al. (2013). Reproduced here for educational purposes only.

The other two strategies target FGFR3 directly, but using distinct approaches. One of the drugs, called recifercept, is in fact a modified form of FGFR3 lacking the hook which normally anchors this enzyme to the chondrocyte cell membrane, allowing this molecule to circulate freely when administered (12). That's why it is called a "soluble receptor" (remember that FGFR3 is a receptor enzyme). So, how does it work? As you may know, FGFR3 is a kind of power switch on the wall of the chondrocytes: it needs a finger (the FGFs, the ligands) to turn on (activate) and exerts its functions (Figure 4). By circulating freely in the body, recifercept can reach the growth plates and capture those FGFs before they engage FGFR3 (it works outside the cell), explaining why it is also called a ligand trap. The consequence is that if FGFR3 is not activated, then it cannot block the chondrocyte's cell cycle, and growth can be restored (12). Here, you see that recifercept might be able to inhibit all FGFR3 pathways, so would have effects both in the chondrocyte's proliferation and hipertrophy phases. In theory it would be more potent than CNP analogues.

Figure 4. Ligand trap.

An illustration of the ligand trap strategy. The switch on the wall represents FGFR3 and the finger a FGFR ligand (a FGF). FGFR3 is activated when a FGF binds to it. The trap is made of a "free" form of FGFR3 which competes with the cell wall switch, preventing its activation.

The third strategy is being explored with infigratinib (13). This molecule is called a tyrosine kinase inhibitor (TKI) and it is able to bind the part of FGFR3 which is responsible for activating its pathways inside the chondrocyte (Figure 3). In this case, FGFR3 keeps being activated outside the cell by the FGFs, but it is unable to turn on its pathways inside the cell. This means that infigratinib could be more potent than CNP analogues, also having effects on both key chondrocyte's phases of the cell cycle.


How do those findings about the statins fit in the achondroplasia's therapeutic landscape ? 

As our understanding of how statins work in the growth plate is advancing we could think on a strategy where combining them with CNP analogues may result in improved effect on bone growth. This concept is also applicable to meclizine, which also works inhibiting the same MAPK pathway CNP does (14) (Figure 3). By one side CNP (or meclizine) would work on restoring the ability of chondrocytes to enlarge and mature (hypertrophy) while statins would work restoring the activity of the IHH-PTHrP axis, which in turn would help chondrocytes to regain their proliferation capacity and leading to a better overall response on bone growth.

Nevertheless, it is clear that this hypothesis needs to be tested in an appropriate pre-clinical model as a proof of concept before any further step. For instance, one could think in a study with four arms: control (sham), CNP-only, statin-only and CNP-statin combo, which would allow researchers to determine if there were any sinergistic effects with that combination.

Combination therapies might also allow a reduction of doses needed to reach the desired effects on bone growth by each of the agents being tested, therefore reducing risks of undesired effects. For example, one known risk associated with TKIs against FGFRs used in cancer is hyperphosphatemia (15). We know that the dose of infigratinib tested for achondroplasia is far lower than those used for cancer (13) so the risk of this kind of side effect would be also lower, but what if the combination with a statin could reduce that risk even more, by allowing an even lower dose of the TKI?

As I said above, appropriate models must be tested for safety and efficacy before any of these ideas could be put in march, but the goal here is to share them and inspire researchers interested in finding solutions for achondroplasia and many other skeletal dysplasias. 

If you follow this blog it is possible that you already know that therapies for FGFR3-related dysplasias might not only be applicable for several other types of bone dysplasias where FGFR3 plays a role in the mechanism of disease, but also for other non FGFR3-related dysplasias as well. One example comes from the developer of vosoritide, which has started a program for some forms of idiopathic short stature (see more info here and here; these links will take you to two pdf presentations. You just have to browse them for achondroplasia. The first one has more details). Another example comes from a study with infigratinib in which the researchers found out that the inhibition of FGFR3 had positive effects in two animal models of severe dysplasias associated with mutations in the sulphate transporter gene, which is also the cause of diastrophic dysplasia (16).

Things are getting better, and although definitive results from all the ongoing and upcoming initiatives will still take a few years to become available, it is reassuring that  not in a distant future many children will be spared of enduring the many medical complications that often occur in bone dysplasias and will enjoy better quality-of-life.

ps. You can find much more information about all strategies briefly reviewed here in other articles of the blog. Try the index page. 


References

1. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014; 513 (7519):507-11. 

2. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage 2017; (9):1522-30.

3. Ishikawa M et al. The effects of fluvastatin on Indian Hedgehog pathway in endochondral ossification. Cartilage 2019; 22:1947603519862318. doi: 10.1177/1947603519862318. [Epub ahead of print] 

4. Kronenberg HM. Developmental regulation of the growth plate. Nature 2003; 423(6937):332-6.

5. Calvi LM, Schipani E. The PTH/PTHrP receptor in Jansen's metaphyseal chondrodysplasia. J Endocrinol Invest 2000;23(8):545-54.

6. Chen L et al. A Ser(365)-->Cys mutation of fibroblast growth factor receptor 3 in mouse downregulates Ihh/PTHrP signals and causes severe achondroplasia. Hum Mol Genet 2001; 10(5):457-65.

7. Ueda K et al. PTH has the potential to rescue disturbed bone growth in achondroplasia. Bone 2007;41(1):13-8. 

8. Xie Y et al. Intermittent PTH (1-34) injection rescues the retarded skeletal development and postnatal lethality of mice mimicking human achondroplasia and thanatophoric dysplasia. Hum Mol Genet 2012; 21(18):3941-55.

9. Savarirayan R et al. C-Type Natriuretic Peptide Analogue Therapy in Children with Achondroplasia. N Engl J Med. 2019;381(1):25-35.

10. Breinholt VM et al. TransCon CNP, a Sustained-Release C-Type Natriuretic Peptide Prodrug, a Potentially Safe and Efficacious New Therapeutic Modality for the Treatment of Comorbidities Associated with Fibroblast Growth Factor Receptor 3-Related Skeletal Dysplasias. J Pharmacol Exp Ther 2019 Sep;370(3):459-71.

11. Lorget F et al. Evaluation of the therapeutic potential of a CNP analog in a Fgfr3 mouse model recapitulating achondroplasia. Am J Hum Genet. 2012;91(6):1108-14.
Free access. 

12. Garcia S et al. Postnatal soluble FGFR3 therapy rescues achondroplasia symptoms and restores bone growth in mice. Sci Transl Med. 2013 Sep 18;5(203):203ra124. Free access.

13. Komla-Ebri D et al. Tyrosine kinase inhibitor NVP-BGJ398 functionally improves FGFR3-related dwarfism in mouse model. J Clin Invest 2016;126(5):1871-84. Free access. 

14. Matsushita M et al. Meclozine facilitates proliferation and differentiation of chondrocytes by attenuating abnormally activated FGFR3 signaling in achondroplasia. PLoS One. 2013 Dec 4;8(12):e81569. Free access.15. Kelly CM et al. A phase Ib study of BGJ398, a pan-FGFR kinase inhibitor in combination with imatinib in patients with advanced gastrointestinal stromal tumor. Invest New Drugs 2019;37(2):282-90. Free access.

 
15. Nogova L et al. Evaluation of BGJ398, a Fibroblast Growth Factor Receptor 1-3 Kinase Inhibitor, in Patients With Advanced Solid Tumors Harboring Genetic Alterations in Fibroblast Growth Factor Receptors: Results of a Global Phase I, Dose-Escalation and Dose-Expansion Study. J Clin Oncol 2017;35(2):157-65. Free access.

16. Zheng C et al. Suppressing UPR-dependent overactivation of FGFR3 signaling ameliorates SLC26A2-deficient chondrodysplasias. EBioMedicine 2019;40:695-709. Free access.

Treating Achondroplasia: eight years online

Happy New Year!


The Treating Achondroplasia blog is reaching eight years online and it has now received more than 380K visits from more than 160 countries. This has been quite a journey. New visitors may not know but it all started after I spent sometime talking with investigators, researchers and representatives from advocacy groups back in 2009 and 2010, trying to understand their points-of-view over achondroplasia. I realized that there were gaps on knowledge and a kind of disconnect between the scientific community and parents and families. Although there was research being pursued at that time, the interested community had very little access to it, either because it was not easy to filter the relevant information, or because that relevant information was delivered in hard jargon, not accessible to all. So, the blog started with the idea of translating the deep science language from those studies to a text that could help the lay reader to understand what was achondroplasia and what was being done to try to correct the growth impairment caused by the mutation in the fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) gene.

Since that time, many therapeutic strategies have been explored, as you can see browsing the blog's index page. Some of them have been successfully moved to clinical development, and the more advanced one, vosoritide, a C-type natriuretic peptide (CNP) analogue, is closer to reach the market, according with its developer, Biomarin.

Remember that you can always browse other articles of the blog to get more detailed info about achondroplasia and the mechanisms of action of the drugs we briefly mention here.

So, let's see with more detail what happened in 2019 with the research for therapies for achondroplasia. Below you will see a brief summary of the four molecules under test right now.

Vosoritide - Biomarin

The developer recently announced their plans to submit the results of the phase 3 study with vosoritide to the FDA during 2020, expecting to receive approval in 2021 for children over 6 years old. They also released more data on the long term extension study with participants from the phase 2 study. From the phase 3 study we learned that compared to placebo, vosoritide improved growth velocity by 1.9 cm in one year on average. The results from the phase 2 study revealed that the effect on growth seems to be sustained throughout the years. Furthermore, they also announced that the first two cohorts of the phase 2 study with infants and toddlers, of children 5 year-old or less, are fully recruited, and that the third cohort in infants is in progress at the moment I am writing this text.

To learn more about Biomarin's vosoritide status and plans, click on the following link that will lead you to their presentation at the JP Morgan event earlier given earlier this month.

• Biomarin's presentation at the JP Morgan event 

TransCon CNP - Ascendis Pharma

Following the steps of Biomarin, Ascendis started the recruitment of volunteers for their natural history study, which is a requirement to enroll in the drug intervention study with their own CNP analogue. It seems that they have been able to start the recruitment of their phase 2 study with TransCon-CNP as well. Last year, they have also published the results of their pre-clinical studies and released information about the phase 1 study in healthy volunteers.The main difference between this asset and vosoritide is that it has been designed to be given once a week compared with the Biomarin's product, which is given in a daily injection. Those interested in joining Ascendis' trials could visit these links for more information:

• Natural history study
• Phase 2 study

Recifercept (TA-46) - Pfizer

Therachon, the original developer of TA-46, passed the ball to Pfizer, after the release of their phase 1 trial results. The molecule was then named recifercept. This drug is called a "ligand trap" and it was designed to capture the agents that normally activate FGFR3 before they are able to activate the mutated receptor. If FGFR3 remains inactive then growth can be restored. Pfizer has also started the natural history study that will allow volunteers to join the phase 2 study later. The following link will take you to more information about their natural history study:

• Natural history study

Infigratinib (BGJ-398) - QED

The developer of infigratinib, a molecule designed to block FGFRs' intracellular pathways, has also started their natural history study. I am not aware if they have started their phase 2 study yet. This drug would work by "cutting" the wires that drive the chemical reactions elicited by FGFR3, leaving the chondrocytes able to resume their growth process. To learn more about their natural history study:

• Natural History study

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Other experimental therapies have been reported lately, including a third CNP analogue by a Japanese developer, but they are still far away from clinical development now. Other positive perspectives come from studies using CNP and other drugs to modulate FGFR3 activities in skeletal dysplasias where FGFR3 is not mutated but still plays a relevant role in the bone growth impairment seen in those disorders. These are reassuring news since making available therapies for disorders such as dyastrophic dysplasias and RASopathies may help improving the quality of life of children affected by mutations in the respective causative genes.

Things are only getting better and we hope we will watch more news during 2020 bringing new hope and solutions for achondroplasia and many other skeletal dysplasias.

Tratando a acondroplasia: desvendando o mecanismo de ação das estatinas no crescimento ósseo

Introdução

O texto abaixo pode parecer muito técnico, mas você pode ler mais sobre o básico em outros artigos deste blog. Você só precisa ir até a página de índice no seu idioma preferido (inglês, espanhol ou português; veja a barra no topo desta página) para encontrar mais informações sobre tudo o que é discutido aqui, como a placa de crescimento e as estatinas. Também adicionei vários links para esses artigos ao longo do texto.

Qual o papel do FGFR3 no crescimento ósseo?

O crescimento ósseo é um processo rigidamente controlado que ocorre dentro de estreitas camadas de cartilagem localizadas nas extremidades dos ossos longos das crianças, as placas de crescimento. As células responsáveis ​​pelo crescimento ósseo nas placas de crescimento são chamadas de condrócitos (Figura 1) (1).

Figura 1. Estrutura da placa de crescimento cartilaginosa.

Como sabemos, o receptor de fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) ajuda a modular o ciclo celular dos condrócitos na placa de crescimento por duas vias químicas principais, uma definida por um grupo de enzimas chamadas MAPK e a outra por sua principal enzima, a STAT1. Enquanto a STAT1 controla o ritmo de multiplicação (proliferação) da célula, a via MAPK é um controlador-chave do ritmo de diferenciação de condrócitos (hipertrofia) (Figura 2) (1). O FGFR3, trabalhando por essas vias, inibe o crescimento ósseo.

Figura 2. Vias do FGFR3.

Vias de sinalização ativadas pelo FGF/FGFR. FGFs induzem dimerização, ativação de quinase e transfosforilação de resíduos de tirosina de FGFRs, levando à ativação de vias de sinalização a jusante. Várias vias são estimuladas pela sinalização de FGF/FGFR, como as vias Ras-MAP quinase (MAPK), PI3K/AKT e PLC-γ. Além disso, a sinalização do FGF também pode estimular a via STAT1/p21. A sinalização do FGF/FGFR também fosforila a proteína Shc e Src. FGF/FGFR desempenham papéis cruciais na regulação da proliferação, diferenciação e apoptose de condrócitos por vias de sinalização a jusante. De Su N et al., Bone Res. 2014 (2). Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Não se preocupe com a complexidade aqui, visite o glossário do blog para obter uma breve descrição da placa de crescimento e de suas camadas. Outros artigos do blog também contêm descrições mais detalhadas da placa de crescimento (você pode tentar este).

Estatinas para a acondroplasia? 

As estatinas estão sob os holofotes desde 2014, quando um grupo japonês publicou um elegante estudo explorando o uso de estatinas para a acondroplasia: eles descobriram que as estatinas eram capazes de resgatar o crescimento ósseo em um modelo de acondroplasia (você pode ler mais aqui) (3 ). No entanto, eles não conseguiram elucidar como esses medicamentos teriam funcionado (seu mecanismo de ação). Posteriormente, o grupo tcheco liderado pelo Dr. Pavel Krejci publicou um estudo em que descartou qualquer efeito direto das estatinas no FGFR3 (4), mantendo a questão de como as estatinas poderiam ter resgatado o crescimento ósseo naquele estudo original sem uma resposta apropriada.

Pensando em soluções terapêuticas para acondroplasia as estatinas podem se tornar uma solução útil: são baratas, têm um perfil de segurança conhecido e têm sido amplamente utilizadas em várias indicações clínicas, inclusive em crianças e mulheres grávidas. Leia mais sobre as estatinas aqui.

Se as estatinas não bloqueiam o FGFR3, como elas resgatam o crescimento ósseo?

• As estatinas restauram a proliferação de condrócitos

Um estudo muito recente publicado por outro grupo japonês parece finalmente ter revelado o mecanismo de ação desses medicamentos, explicando como as estatinas podem induzir o crescimento ósseo na acondroplasia.

Ishikawa et al. (5) descobriram que a fluvastatina, uma das estatinas, foi capaz de aumentar a expressão de um dos principais reguladores do crescimento ósseo, uma proteína chamada Indian Hedgehog (IHH). A IHH, por sua vez, induz a liberação local de um peptídeo na placa de crescimento chamado peptídeo relacionado ao hormônio da paratireóide (PTHrP). Quando o PTHrP é liberado na placa de crescimento, estimula os condrócitos a permanecerem em um estado proliferativo (1), retardando sua transição para o estado hipertrófico. Este artigo do blog tem mais informações sobre as atividades do eixo IHH-PTHrP na placa de crescimento.

Portanto, tanto o IHH quanto o PTHrP são promotores de crescimento ósseo, em contraste com o FGFR3, que funciona naturalmente como um freio de crescimento na placa de crescimento.

Existe alguma correlação entre o FGFR3 e a IHH?

Em 2001, Chen et al. (6) demonstraram que o FGFR3 causava um efeito inibitório direto no eixo IHH-PTHrP na placa de crescimento (Figura 3). O mecanismo exato pelo qual o FGFR3 inibe a IHH e a PTHrP ainda não está claro, embora pareça que uma das vias químicas ativadas através do FGFR3 (a via STAT1 - Figura 2) induz inibidores do ciclo celular (agentes que bloqueiam a multiplicação celular), levando à inibição da IHH (que é, como dito acima, um promotor de proliferação celular).

Figura 3. Correlação entre o FGFR3 e a IHH na placa de crescimento. 

Modelo das relações entre FGF-FGFR3 e a sinalização IHH-PTHrP-PTHrP-R na formação óssea endocondral. Os sinais FGF-FGFR3 e IHH-PTHrP-PTHrP-R são transmitidos por duas vias paralelas integradas que mediam funções sobrepostas e distintas durante o crescimento de ossos longos. Tanto o FGFR3 quanto o IHH afetam a proliferação de condrócitos. No entanto, o FGFR3 é um regulador negativo do crescimento ósseo, enquanto o IHH regula positivamente o crescimento ósseo. As evidências sugerem que a sinalização de FGF-FGFR3 induz a ativação de proteínas STAT, a regulação positiva da expressão de inibidores do ciclo celular e a regulação negativa da expressão de IHH. Os sinais FGF-FGFR3 e PTHrP-PTHrP-R inibem a diferenciação de condrócitos, e ambos os sinais parecem atuar de maneira dominante e independente. De Chen L et al. Hum Mol Gen 2001; 10 (5): 457-65 (6). Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Então, em resumo, Ishikawa et al. descobriram que as estatinas parecem restaurar o eixo IHH-PTHrP nos condrócitos afetados pela sinalização do FGFR3, melhorando a capacidade de proliferação dessas células.

Por que esse achado é importante?

Como vimos acima, o FGFR3 inibe o crescimento ósseo, reduzindo a taxa de proliferação de condrócitos e sua capacidade de diferenciar e crescer (amadurecer, um processo chamado hipertrofia). Esses dois estágios dos condrócitos representam o núcleo do processo de crescimento ósseo.

Para colocar essas informações em contexto e ajudar os leitores a entender sua relevância, é importante saber que a atual terapia potencial mais avançada para a acondroplasia, o vosoritide, que é um análogo do peptídeo natriurético do tipo C (CNP), funciona especificamente sobre a via MAPK, portanto, resgata apenas um dos principais processos regulados pelo FGFR3 (7).

Nesse contexto, é possível que estratégias que visem inibir diretamente a atividade do FGFR3 possam proporcionar melhores resultados em termos de resgate do crescimento ósseo, pois afetariam as duas principais vias desencadeadas por esse receptor (Figura 2). Este é o caso do recifercept (TA-46) e do infigratinib (BGJ-398) (confira os artigos no blog que revisam essas moléculas).

Em conclusão, os dados fornecidos por Ishikawa et al. podem servir como base para os pesquisadores explorarem a combinação de terapias direcionadas à via MAPK - todas as terapias baseadas no CNP, inibidores anti-MAPK quinase e meclizina - com estatinas, aproveitando seus mecanismos exclusivos de ação. Essas combinações poderiam funcionar em sinergia para resgatar o crescimento ósseo na acondroplasia e em outras displasias esqueléticas nas quais a atividade excessiva do FGFR3 desempenha um papel relevante.

Referências

1. Long F, Ornitz DM. Development of the endochondral skeleton. Cold Spring Harb Perspect Biol 2013;5(1):a008334. Acesso gratuito.

2. Su N et al. Role of FGF/FGFR signaling in skeletal development and homeostasis: learning from mouse models. Bone Res. 2014;2:14003. Acesso gratuito.

3. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014 ;513(7519):507-11.

4. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2017 Sep;25(9):1522-1530. Acesso gratuito.
 
5. Ishikawa M et al. The effects of fluvastatin on indian hedgehog pathway in endochondral ossification. Cartilage. 2019 Jul 22:1947603519862318.

6. Chen L et al. A Ser(365)-->Cys mutation of fibroblast growth factor receptor 3 in mouse downregulates Ihh/PTHrP signals and causes severe achondroplasia. Hum Mol Genet 2001; 10(5):457-65. Acesso gratuito.

7. Lorget F et al. Evaluation of the therapeutic potential of a CNP analog in a Fgfr3 mouse model recapitulating achondroplasia. Am J Hum Genet. 2012 ;91(6):1108-14. Acesso gratuito.

Tratando la acondroplasia: el CNP en el centro de la atención

Traducción: Google Translator, con revisión del Autor. 

¡Extra, Extra!

Hay tantas noticias recientemente publicadas sobre el péptido natriurético del tipo C (CNP) para la acondroplasia y otros desórdenes óseos que es difícil elegir por dónde empezar.

Pero, espere un ratito...

Yo sé, lo sé, todo lo que queremos hablar es sobre el CNP. Pero sea paciente, pues creo que un poco de información básica antes puede facilitar la comprensión sobre el CNP, el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos 3 (FGFR3) y la acondroplasia y cómo poner toda la nueva información en contexto. Entonces, vamos a empezar con una breve revisión de cómo crecen los huesos.

Cómo los huesos crecen

Como los diecisiete lectores de este blog saben, el crecimiento óseo es un proceso largo, estructurado y muy complejo que ocurre durante el desarrollo de un niño hasta la edad adulta. Influenciado por decenas de agentes locales y sistémicos, el proceso de crecimiento óseo puede ser visto como una sinfonía de Mozart, donde muchos instrumentos diferentes actúan juntos en perfecta armonía para crear un arte maravilloso. Si usted parara para pensar en eso, lo que está en juego y cómo se alcanza, usted concluirá que es un milagro natural. Cada jugador en el proceso de crecimiento trabaja en sintonía fina para alcanzar lo que está planeado en nuestro ADN.

Nuestros huesos largos crecen a partir de capas finas de cartílago localizadas en sus extremidades llamadas placas de crecimiento. En las placas de crecimiento, los condrocitos, las células maestras del crecimiento óseo, "despiertan" de un estado latente, inician un frenesí proliferativo, se vuelven muy aumentados y, al final de su ciclo de vida, dan lugar a los osteoblastos, células constructores de hueso (Figura 1) (1). Como se ha dicho anteriormente, este proceso está regulado por muchos agentes locales y sistémicos. Cuando no están en equilibrio, el proceso normal es comprometido, llevando a un crecimiento atrofiado o excesivo.

Figura 1. Placa de crecimiento.

¿Qué sucede en la acondroplasia?

En la acondroplasia, el FGFR3, uno de los agentes locales que regulan cómo los condrocitos despiertan, proliferan y crecen, está trabajando demasiado debido a una mutación en su estructura (2,3). Una vez que la acción normal del FGFR3 es la de reducir el ritmo de proliferación e hipertrofia (crecimiento) de los condrocitos, cuando está trabajando excesivamente, los condrocitos simplemente paran sus funciones normales y el crecimiento óseo es severamente comprometido.

El FGFR3 es el que se llama una enzima receptora. Se queda atravesado en la membrana celular de los condrocitos, exactamente como una antena en la parte superior del techo de la casa (Figura 2). Mientras que una antena de TV captura señales de TV para entregarlas en nuestros televisores dentro de casa, el FGFR3 transmite mensajes químicos proporcionados por los FGFs fuera de la célula al núcleo de la célula.

Básicamente, cuando un FGF se une a la parte del FGFR3 que está fuera de la célula, él activa ("liga") el FGFR3 iniciando una serie de reacciones químicas que consisten en una enzima activando la vecina y ésta la siguiente como en una cadena de dominós, hasta la última, que entra en el núcleo de la célula (Figura 3). Dentro del núcleo de la célula, esta última enzima activará agentes locales que desencadenan (o interrumpen) la producción de proteínas a partir del ADN, cada una de ellas con funciones distintas. En los condrocitos, las señales provenientes del FGFR3 "dicen" al núcleo de la célula para interrumpir las actividades de multiplicación celular. Si los condrocitos dejan de multiplicarse, el crecimiento óseo queda comprometido (2,3).
 
Figura 2. El FGFR3 es como una antena en el techo de la casa, captando señales de fuera de la célula y entregándolos al núcleo de la célula.

Figura 3. Vías de señalización del FGFR3.

De Su N et al. Bone Res 2014; 2: 14003. Reproducido aquí sólo con fines educativos.

Como se puede ver en la Figura 3, la activación del FGFR3 acciona varias cascadas enzimáticas (las vías señaladoras). La cascada MAPK (para Proteína Quinasa Activada por Mitógeno) es la más importante para nosotros en el contexto del CNP. La cascada MAPK consiste en las enzimas RAS, RAF, MEK y ERK (a la derecha en la Figura 3) (3). La enzima ERK es la que alcanza el núcleo de la célula.

Varios estudios han establecido que, bajo la activación del FGFR3, la MAPK es especialmente responsable de regular el aumento de los condrocitos (hipertrofia, ver Figura 1) (2,3). La zona hipertrófica parece ser la capa más importante en la placa de crecimiento en relación al crecimiento óseo. Bajo la superativación del FGFR3 en la acondroplasia, hay menos condrocitos proliferando y aumentando y aquí es donde el CNP tiene un importante papel. Vamos a ver cómo funciona.

CNP y FGFR3

El CNP se produce dentro de la placa de crecimiento y funciona como un promotor de crecimiento óseo, luego tiene un efecto opuesto al FGFR3. Cuando se libera, este pequeño péptido se une a su receptor en la membrana celular de los condrocitos (de la misma forma que el FGF se une al FGFR3) y activa una vía química dentro de los condrocitos que inhibe la MAPK a nivel de la enzima RAF (Figura 4) (2). ¿Puedes ver el punto? El CNP trabaja naturalmente reduciendo la actividad de la vía FGFR3.

Figura 4. Interacción de las vías del FGFR3 y CNP.

De Klag KA y Horton WA. Hum Mol Gen 2016; 25: R2-R8. Reproducido aquí sólo con fines educativos.

CNP y crecimiento óseo

Las mutaciones de pérdida de función en el gen del CNP o en el receptor del CNP (llamado NPRB), que perjudican su función normal, causan una displasia ósea genética muy rara llamada displasia acromesomélica del tipo Maroteaux, que tiene algunas características que se asemejan a la acondroplasia (4) 5). Por el contrario, las mutaciones que llevan a la ganancia en función del CNP o su receptor conducen al crecimiento excesivo de los huesos (6,7). El papel del CNP en el crecimiento óseo fue descrito también en modelos de ratones con acondroplasia y de ausencia de CNP (8).

Haciendo del CNP una terapia viable para la acondroplasia

La vida no es fácil para los péptidos. Los procesos de la placa de crecimiento están rígidamente regulados, como ya hemos visto, pero en realidad esto ocurre en todos los procesos orgánicos en funcionamiento en nuestro cuerpo. Proteínas y péptidos activos circulantes como el CNP pueden iniciar, aumentar, disminuir o interrumpir muchas reacciones químicas, de modo que el organismo posee varios sistemas para eliminar estos agentes de la circulación, para evitar que causen efectos indeseables. Uno de estos sistemas está compuesto por enzimas en la sangre que tienen como objetivo péptidos como el CNP (se llaman endopeptidasas o endoproteasas). Esto es tan cierto que, una vez liberado en el torrente sanguíneo, el CNP durará sólo dos minutos (lo que se llama la vida media, half-life) (9).

Hace unos diez años, los científicos probaron que el CNP tiene un papel positivo en el crecimiento óseo y que podría contrarrestar el efecto inhibitorio del FGFR3 en la acondroplasia (8), pero con esa corta vida media de apenas 2 min, como ellos podrían administrar el CNP para restaurar el crecimiento hueso? Ellos fueron capaces de demostrar que la infusión continua de CNP tuvo un efecto positivo en el crecimiento óseo (8), pero tener una bomba de infusión conectada al cuerpo para lograr el efecto no parecía ser una opción razonable cuando se pensaba en terapias a largo plazo en aquel tiempo.

Por lo tanto, era necesario encontrar otras soluciones. El CNP forma parte de una familia de tres moléculas estrechamente relacionadas, denominadas péptidos natriuréticos. Uno de ellos, el péptido natriurético del cerebro (BNP) mostró ser naturalmente más resistente a las endoproteasas debido a una "cola" prolongada que el CNP no posee (Figura 5). Con ese conocimiento en manos, los investigadores desarrollaron una forma de CNP que posee una cola prolongada similar al BNP (10).


Figura 5. Péptidos Natriuréticos.

Desarrollando el vosoritide

El CNP modificado (llamado análogo), que conocemos con el nombre de vosoritide (BMN-111), no sólo retiene las funciones biológicas del péptido original, pero también es más resistente a la neutralización por las enzimas neutralizadoras, con una vida media prolongada 20 minutos. Ser capaz de circular por más tiempo en la corriente sanguínea dio tiempo suficiente para que el vosoritide pudiera alcanzar las placas de crecimiento para ejercer su función esperada (10).

De hecho, ambos estudios preclínicos en ratas y monos resultaron en un crecimiento adicional y los resultados recientemente publicados del estudio de fase 2 en niños con acondroplasia demostraron que una inyección subcutánea (SC) una vez al día de voracidad resultó en aumento de la velocidad de crecimiento del hueso y el crecimiento adicional en comparación con lo que se esperaba sin el tratamiento (10-12). El vosoritide está siendo probado en más de 100 niños en un estudio de fase 3 (NCT03197766), con resultados que estarán disponibles a finales de este año y si tiene éxito, el medicamento puede estar en el mercado próximo año.

Ahora, vamos a echar un vistazo a los resultados del estudio de la fase 2, publicado en el New England Journal of Medicine (NEJM) recientemente (12). En realidad, los principales resultados reportados en este documento ya habían sido divulgados durante el evento "Día de la Investigación y Desarrollo" (R&D Day) realizado por Biomarin en junio de 2018 y repetidos durante la conferencia de JP Morgan en enero pasado. Desafortunadamente, los enlaces a estas presentaciones ya no están disponibles en el sitio web de Biomarin, pero usted puede ver una de las diapositivas de la presentación de R & D Day de junio de 2018 en la Figura 6.

Figura 6. Efecto del vosoritide en la velocidad media de crecimiento después de 42 meses en la tercera cohorte del estudio de fase 2 (15mcg/kg).

Imagen de la presentación del R & D Day de Biomarin (Jun 2018).

El contenido del estudio de fase 2 está protegido por derechos de autor, así que no puedo reproducir figuras publicadas en la revista, pero el NEJM ha divulgado una imagen en su cuenta en Twitter mostrando uno de los principales resultados del estudio (Figura 7).

Figura 7. Aumento de la velocidad de crecimiento óseo después de seis meses de inicio del tratamiento con vosoritide.

De Savararayan R et al. NEJM 2019; (correspondiente a la Figura 1A en el artículo original) obtenida de la cuenta Twitter de acceso abierto del NEJM y reproducida aquí sólo con fines educativos.

  
En resumen, el vosoritide (15mcg/kg) fue capaz de restaurar la velocidad de crecimiento óseo en niños con acondroplasia tratadas a un nivel más cercano a la velocidad media de crecimiento óseo observada en niños no afectados (Figura 6). El efecto se mantuvo después de 42 meses de exposición. No puedo mostrar aquí, pero en una de las figuras (Figura 1B en el texto original) se puede interpretar que hay una leve tendencia a una reducción en el efecto sobre el crecimiento óseo a lo largo de los 42 meses (12).

De todos modos, el estudio mostró una mejora progresiva en la score-z para altura con 15mcg/kg/día, lo que, en lenguaje del mundo real, significa que la diferencia entre el patrón de crecimiento de los niños expuestos en relación a las curvas de crecimiento estándar disminuyó a lo largo del tiempo (12).

Una cuestión que se planteó al inicio del desarrollo clínico de los últimos años fue si la droga causaría el agravamiento de la desproporción del cuerpo. Los resultados de este estudio muestran que esto no ocurrió pero, por otro lado, no hubo mejoría significativa en ese aspecto de la displasia (12). Es necesario recordar que la mayor parte de la desproporción se establece en los dos primeros años de vida, y que los niños en este estudio tenían al menos seis años de edad en el momento de la inscripción, posiblemente demasiado tarde para ver los efectos relevantes en este aspecto de la acondroplasia.

En cuanto a la seguridad, parece que el vosoritide tiene un perfil de seguridad razonable, con la mayoría de los eventos adversos relacionados con las reacciones en el lugar de la inyección, que fueron en su mayoría de intensidad leve. La exposición a sustancias biológicas puede desencadenar una respuesta inmunológica del organismo, que puede producir anticuerpos contra la droga administrada. Esto es común en el tratamiento con anticuerpos monoclonales contra el cáncer y otras condiciones inflamatorias, por lo que no es sorprendente que los anticuerpos anti-drogas (ADA) se hayan encontrado en este estudio (12). Sin embargo, parece que la presencia de ADA no afectaría a la eficacia del medicamento (13).

¿Cuál será la respuesta a la siguiente pregunta? Una vez que los resultados de los 42 meses de exposición ya estaban disponibles hace un año, ¿por qué resultados más allá de ese punto de corte no fueron incluidos en este estudio, que acaba de ser publicado?

¿Hay algo que mejorar?
 
Bien, el vosoritide ha mostrado consistentemente resultados que, si se confirman en el estudio de  fase 3 en curso (NCT03197766), pueden abrir el camino para ser aprobado para el tratamiento de la acondroplasia el próximo año. Esta es una noticia maravillosa, ya que esta terapia puede ayudar a mejorar la calidad de vida de muchos niños en el futuro. Sin embargo, parece que hay espacio para efectos de crecimiento óseo aún mejores con el CNP.

La Ascendis Pharma está desarrollando otro análogo del CNP (ellos llaman CNP-38, una molécula de CNP con 38 aminoácidos), pero usando tecnología propietaria para mejorar cuanto tiempo su CNP circula para ejercer sus efectos en los huesos. Ellos crearon un sistema de transporte (podemos llamar "taxi") para moléculas delicadas como el CNP (Figura 8). Protegido por el taxi de Ascendis, el TransCon, su CNP mostró tener una vida media mucho más larga en comparación con el vosortide. De hecho, ellos acabaron de publicar los resultados completos de sus estudios preclínicos hechos con el TransCon CNP, que incluyeron pruebas comparando su CNP con el vosoritide (14). En su estudio reprodujeron la molécula correspondiente a el vosoritide, que es un CNP con 39 aminoácidos (o, CNP-39) para comparar con su CNP-38. Vamos a echar un vistazo a este estudio.

Figura 8. Sistema de transporte TransCon.

De la Ascendis Pharma. Usted puede ver más aquí.

En resumen, debido a las características de su taxi y su estructura de CNP, verificaron que su sistema TransCon ofrecía una exposición estable de su CNP por una semana, sin el pico de dosificación en el plasma observado con el vosoritide, por lo tanto, con un mínimo efecto sobre la presión arterial. El efecto en el crecimiento óseo fue al menos tan bueno como con el CNP-39 (Figura 9) (14).

Figura 9. Efecto del TransCon CNP (40 y 100 mcg/kg) vs. placebo y CNP-39 en la longitud del cuerpo y los huesos.

 

De Breinholt VA et al. J Pharmacol Exp Ther 24 de junio de 2019, jpet.119.258251. (Artículo de acceso libre). Reproducido aquí sólo con fines educativos. Pos. Ctrl. = CNP-39.

Ascendis ya realizó un estudio de fase 1 con el TransCon CNP en voluntarios sanos y confirmó la larga vida media de su análogo, lo que permitirá una dosis semanal, en contraste con la dosis diaria de voritide. No hubo problemas con la seguridad cardiaca. Ascendis debe iniciar su estudio de fase 2 en niños en breve.

¿Este es el final de la historia?

No, de ninguna manera. La Daiichi Sankio, una industria farmacéutica japonesa, está desarrollando el ASB20123, un nuevo análogo del CNP. En este caso, el compuesto es una molécula de fusión donde la parte activa del CNP se combina con un fragmento de la hormona grelina, otro péptido (Figura 10). Esta ingeniería hace que el CNP sea resistente a la endopeptidasas dando más tiempo para que ejerza sus funciones (15,16). Básicamente, es el mismo principio utilizado para los análogos de Biomarin y de Ascendis.

Figura 10. Estructura del ASB20123, un nuevo análogo del CNP.

De Morozumi N et al. PlosOne 2019 (acceso libre), reproducido aquí sólo con fines educativos.

El ASB20123 demostró efectos positivos claros en el crecimiento óseo, como se ve en sus experimentos en un modelo de rata (Figura 11). Observe que es posible que, bajo la mayor dosis probada, pueda haber ocurrido un crecimiento excesivo. Desafortunadamente, no hay radiografías en este estudio que permitan verificar densidades o formas óseas, pero, de hecho, los investigadores mencionan que el supercrescimiento probablemente ocurrió cuando los animales recibieron dosis más altas (16).

Figura 11. Efectos del ASB20123 en el crecimiento en un modelo de ratón.

Curvas de crecimiento de ratones ICR juveniles tratados con ASB20123 sc durante las 8 semanas del período de dosificación y las 4 semanas del período de lavado. Los datos del peso corporal (A), longitud del cuerpo (B) y longitud de la cola (C) se muestran en los paneles superiores, y las fotografías en el panel inferior representan la apariencia grosera de las ratas en el día 56 (D). Cada valor representa la media ± DP de 10 (para el período de dosificación) o 5 ratas (para el período de lavado). NS: no significativo (p> 0,05), *: diferencia significativa (p <0,05) en relación al grupo control por la prueba de Dunnett. De Morozumi N et al. PlosOne 2019 (acceso libre), reproducido aquí sólo con fines educativos.

Los investigadores también probaron el ASB20123 a través de una bomba SC, de nuevo proporcionando una liberación sostenida de su análogo, con mejores resultados de crecimiento. El argumento es que el uso de una bomba SC puede permitir concentraciones estables pero menores de su análogo para promover el crecimiento óseo sin eventos adversos cardíacos (especialmente hipotensión) (16). Bombas SC más nuevas parecen ser más cómodas que los modelos más antiguos y ahorrar a los niños de las inyecciones diarias o semanales. No me siento exactamente cómodo con este enfoque, pero creo que es demasiado pronto para sacar conclusiones al respecto.

Horizonte brillante

El campo de la terapia para la acondroplasia se está llenando. Ahora, hay dos análogos de CNP en desarrollo clínico, uno de ellos, vosoritide, más cerca de la aprobación para el mercado, aguardando resultados de su estudio de fase 3 a finales de este año. El otro, TransCon CNP, sigue para el estudio de fase 2. Therachon está desarrollando el TA-46, una molécula basada en el FGFR3 y proyectada para competir por los FGFs con el receptor mutante (17). Un grupo japonés viene trabajando con la meclizina, un antiguo medicamento antiemético que mostró efectos positivos en el crecimiento óseo (18). QED Therapeutics, una pequeña empresa de biotecnología, comenzó a trabajar con infigratinib, una molécula diseñada para bloquear la activación del FGFR (19). El grupo japonés de la Daiichi Sankio acaba de presentar su análogo del CNP (16). La osteocrina, un péptido natural, mostró mejorar el crecimiento óseo bloqueando el NPRC (un receptor regulador para péptidos natriuréticos), dando más tiempo para el CNP ejercer sus efectos en el crecimiento óseo (20). Los investigadores descubrieron que una familia de drogas usadas para bajar el colesterol, las estatinas, también puede ser usada para mejorar el crecimiento óseo en la acondroplasia (21). Además, ya existen investigaciones iniciales explorando edición genética para tratar la acondroplasia (a ser revisada en un artículo futuro).

Sin embargo, esto todavía no es el fin

Con el conocimiento creciente sobre las vias químicas alteradas en la acondroplasia y las investigaciones para ponerlas en equilibrio nuevamente, los investigadores también comenzaron a explorar el uso de terapias inicialmente proyectadas para la acondroplasia en otras displasias esqueléticas donde las vías del FGFR pueden tener un papel relevante. El ejemplo más natural es la hipocondroplasia, que también es causada por mutaciones en el FGFR3. Pero hay otras iniciativas.

Por ejemplo, un estudio mostró que el BMN111 (vosoritide) tuvo efectos positivos en un modelo del síndrome de Crouzon, una craneosinostosis asociada a una mutación del FGFR2 (22). La vía de la MAPK, clave en la acondroplasia, también es fundamental en la familia de desórdenes genéticos denominados RASopatías, en las cuales enzimas de la vía MAPK o sus reguladores tienen mutaciones que perjudican sus funciones normales, lo que causa una infinidad de complicaciones clínicas. Las RASopatías incluyen la Neurofibromatosis y el Síndrome de Noonan, entre varios otros trastornos. Un trabajo reciente con estatinas en el Síndrome de Noonan mostró que ellas fueron capaces de rescatar el crecimiento en esa RASopatía (23). El mismo grupo que trabaja con el ASB20123 probó el CNP en un modelo de ratón con síndrome cardio-facial-cutáneo, otra RASopatía, con resultados positivos (24).

Hay novedades aún mejores. Algunos meses atrás, investigadores chinos publicaron un estudio en el que descubrieron que el FGFR3 tiene un papel importante en el mecanismo de disturbios genéticos ligados a las mutaciones en el gen SLC26A2, que incluyen la displasia díastrófica. Se mostró que inhibir el FGFR3 con el infigratinib (el bloqueador del FGFR en desarrollo por la QED) mejoró la formación ósea y los fenotipos de dos formas letales de disturbios del SLC26A2: acondrogénesis tipo IB y atelosteogénesis tipo II (25). Si ellos lograron mejorar los fenotipos en aquellas formas devastadoras de desórdenes genéticos ligados al transporte de sulfato, ¿cuáles serían los resultados en formas más leves, como la displasia díastrófica?

La gran cuestión ya no es si existe, o habrá, cualquier tratamiento disponible. La cuestión ahora es: ¿en qué otras displasias esqueléticas terapias para la acondroplasia también pueden ofrecer beneficios?

División

La comunidad interesada se ha dividido últimamente con opiniones divergentes sobre cuáles son realmente los propósitos de estas nuevas terapias potenciales. Algunos afirman que serían sólo para efectos cosméticos, y una amenaza a la diversidad humana. Un torrente de acusaciones y un juicio severo sobre los padres tomar decisiones sobre sus hijos sin su consentimiento se ha publicado en los medios sociales, como si las decisiones no son lo que los padres siempre toman todos los días de las más banales a las más complejas cuestiones posible en relación con sus hijos.

Abrazando el cambio

No hace mucho tiempo, no había nada que hacer después del diagnóstico de un desorden genético, pero resignarse, pues no había perspectivas al frente.

Ahora, el tiempo para la resignación ha terminado. Las terapias para desórdenes genéticos del crecimiento óseo están en camino y no tienen nada que ver con la reducción de la diversidad humana, como algunos han declarado últimamente. Ellas tienen que ver con proporcionar una vida mejor para los niños afectados, futuros adultos.

Al restaurar el crecimiento óseo, muchas complicaciones clínicas observadas en displasias óseas podrán finalmente prevenirse o minimizarse. Esto resultará en un mejor funcionamiento y una mejor calidad de vida para nuestros amados hijos, a medida que crecen y se vuelven adultos. Usted puede imaginar que su hijo no tiene que pasar por grandes cirugías todavía bebé, o tener que lidiar con complicaciones ortopédicas y neurológicas a lo largo de la vida? (26, 27) ¿Eso no sería lo suficientemente bueno?

Y finalmente, si restaurar el crecimiento óseo en la acondroplasia y otros desórdenes óseos, hará los individuos tratados más altos, mejor aún, pues ellos serán capaces de enfrentar mejor los muchos desafíos existentes en el mundo allá afuera. Si usted todavía no está allí, debe comenzar a pensar en abrazar el cambio pronto. El está llegando.

Referencias

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