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

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

2. Klag KA and Horton WA. Advances in treatment of achondroplasia and osteoarthritis. Hum Mol Gen 2016; 25:R2-R8. Free access.

3. Ornitz DM, Legeai-Mallet L. Achondroplasia: Development, pathogenesis, and therapy. Dev Dyn 2017; 246(4):291–309. Free access.

4. Hisado-Oliva A et al. Mutations in C-natriuretic peptide (NPPC): a novel cause of autosomal dominant short stature.Genet Med 2018;20(1):91-7. Free access.

5. Amano N et al. Identification and functional characterization of two novel NPR2 mutations in Japanese patients with short stature. J Clin Endocrinol Metab 2014 Apr;99(4):E713-8. Free access. 

6. Miura K et al. Overgrowth syndrome associated with a gain-of-function mutation of the natriuretic peptide receptor 2 (NPR2) gene. Am J Med Genet A 2014;164A(1):156-63.

7. Ko JM et al. Skeletal overgrowth syndrome caused by overexpression of C-type natriuretic peptide in a girl with balanced chromosomal translocation, t(1;2)(q41;q37.1). Am J Med Genet A 2015; 167A(5):1033-8.

8. Yasoda A, Nakao K.. Translational research of C-type natriuretic peptide (CNP) into skeletal dysplasias. Endocr J 2010;57(8):659-66. Free access.

9. Hunt PJ et al. Bioactivity and metabolism of C-type natriuretic peptide in normal man. J Clin Endocrinol Metab 1994; 78: 1428-35.

10. 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.

11. Wendt DJ et al. Neutral endopeptidase-resistant C-type natriuretic peptide variant represents a new therapeutic approach for treatment of fibroblast growth factor receptor 3-related dwarfism. J Pharmacol Exp Ther 2015;353:132–49. Free access.

12. Savarirayan R et al. C-type natriuretic peptide analogue therapy in children with achondroplasia. NEJM June 18, 2019. DOI: 10.1056/NEJMoa1813446. Published ahead of print.

13. Chan D et al. Pharmacokinetic and exposure-response analysis of vosoritide in children with achondroplasia. Abstract. To be presented at the ISDS 2019 Meeting, Oslo, Norway, Sep 12, 2019. Free access.

14. Breinholt VA 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 FGFR3-related skeletal dysplasias. J Pharmacol Exp Ther June 24, 2019, jpet.119.258251. Published ahead of print. Free access.

15. Morozumi N et al. Design and evaluation of novel natriuretic peptide derivatives with improved pharmacokinetic and pharmacodynamic properties. Peptides 2017;97:16-21.
Free access.

16. Morozumi N et al. ASB20123: A novel C-type natriuretic peptide derivative for treatment of growth failure and dwarfism. PLoS One 2019 Feb 22;14(2):e0212680. Free access. 

17. 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.

18. Matsushita M. Clinical dosage of meclozine promotes longitudinal bone growth, bone volume, and trabecular bone quality in transgenic mice with achondroplasia. Sci Rep 2017;7(1):7371. Free access.

19. 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.

20. Kanai Y et al. Circulating osteocrin stimulates bone growth by limiting C-type natriuretic peptide clearance. J Clin Invest 2017;127(11):4136-47. Free access.

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

22. Holmes G et al. C-type natriuretic peptide analog treatment of craniosynostosis in a Crouzon syndrome mouse model. PLoS One. 2018;13(7):e0201492. Free access.

23.Tajan M et al. Noonan syndrome-causing SHP2 mutants impair ERK-dependent chondrocyte differentiation during endochondral bone growth. Hum Mol Genet 2018;27(13):2276-89. Free access.

24. Inoue SI et al. C-type natriuretic peptide improves growth retardation in a mouse model of cardio-facio-cutaneous syndrome. Hum Mol Genet 2019; 28(1):74-83.

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

26. Pauli RM, Legare JM. Achondroplasia. 2018. In: Adam MP, Ardinger HH, Pagon RA, Wallace SE, Bean LJH, Stephens K, Amemiya A, editors. SourceGeneReviews® [Internet]. Seattle (WA): University of Washington, Seattle; 1993-2019. Free access.

27. Fredwall SO et al. Current knowledge of medical complications in adults with achondroplasia: A scoping review. Clin Genet. 2019 Mar 27. Free access.

Tratando la acondroplasia: efectos del CNP en los huesos craneales y un nuevo análogo.

Traducción: Google Translator, con revisión del Autor

En el escenario ...

Aunque toda nuestra atención está ahora dirigida a los estudios clínicos con vosoritide, TA-46 y el CNP de Ascendis, es bueno tener en cuenta también las investigaciones recientemente publicadas, que pueden traer nuevas terapias para la acondroplasia y otras displasias esqueléticas.

... y detrás de las escenas

Un nuevo estudio en ratones, publicado por una industria farmacéutica en asociación con el pionero grupo japonés que describió la relevancia del péptido natriurético del tipo C (CNP) en el crecimiento óseo, mostró cómo este péptido fue capaz de rescatar la hipoplasia del tercio medio de la cara y la estenosis del foramen magnum típicas de la acondroplasia (1). En su estudio, administraron uno de los subtipos naturales de CNP a ratones jóvenes por infusión subcutánea continua por cuatro semanas y verificaron que no sólo hubo un aumento significativo en el crecimiento de los huesos largos, pero también en los huesos craneales, incluyendo los del tercio medio de la cara y la base del cráneo, donde se encuentra el foramen magnum (Figura 1) (1).


Figura 1. Efectos del CNP-53 en el peso corporal, longitud, morfología craneofacial y tamaño del foramen magnum en ratas CNP-KO.

 

(A) Peso corporal y longitud, (B) longitudes relativas de la morfología craneofacial para ratones WT, (C) tamaño relativo del foramen magnum para ratones WT. WT, WT ratones que recibieron vehículo; CNP-KO, ratones CNP-KO que recibieron vehículo; Ratas CNP-KO + CNP, CNP-KO que recibieron CNP-53 (aproximadamente 0,5 mg / kg / día). Los datos se expresan como los promedios ± DP de 4-5 ratas.
*, P <0,05, **, P <0,01 vs. ratas WT o CNP-KO usando la prueba t de Student.
De PLoS One (acceso libre), reproducido aquí sólo con fines educativos y disponible en: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0216340.g004.


Estos son hallazgos interesantes, ya que nos llevan a plantear cuestiones en torno a evidencias anteriores, que mostraron que las terapias potenciales para la acondroplasia pueden no funcionar en los huesos craneales, especialmente en los niños mayores. En el estudio de Matsushita et al. (2) descubrieron que el FGFR3 mutante promovió el cierre prematuro de sincrondoses y la fusión de centros de osificación de los huesos craneales ya con 10 días de vida en un modelo de acondroplasia en ratones y argumentaran que cualquier intervención terapéutica potencial debería comenzar antes de ese cierre. En el estudio que estamos revisando aquí, sin embargo, los ratones iniciaron la infusión de CNP en la quinta semana de vida, tarde, considerando que el principal período de crecimiento en ratas y ratones abarca las ocho primeras semanas de vida.

El crecimiento ocurre en ratas y ratones a un ritmo mucho más acelerado que en los humanos (4), por lo que, aunque presentan patrones de desarrollo muy similares, los hallazgos en los estudios con estos animales deben interpretarse con cierta cautela.

Un punto a considerar es que el grupo japonés utilizó una infusión subcutánea continua de CNP en su estudio. La infusión continua de CNP puede ejercer efectos más intensos sobre los huesos, como ya vimos en estudios anteriores publicados por el mismo grupo, como aquel en que ellos crearon un modelo de ratón con acondroplasia, pero también con sobre-expresión del gen CNP (con superproducción del CNP ). Los altos niveles de CNP en ese modelo causaron sobrecrecimiento de los animales, una cierta sorpresa, ya que tenían acondroplasia, también (3, echar un vistazo a las imágenes del artículo).

En la acondroplasia, una de las principales complicaciones comúnmente observadas al inicio de la vida es exactamente la estenosis del foramen magnum, la cual puede requerir intervención quirúrgica. Podemos inferir que tales anormalidades craneales están presentes en el nacimiento. Con base en las evidencias proporcionadas por los estudios arriba mencionados y otros, se puede concluir que cualquier terapia debe ser iniciada lo antes posible, con el objetivo de prevenir o reducir las complicaciones neurológicas. Sin embargo, si los resultados presentados por Yotsumoto et al. (1) reflejan un beneficio potencial incluso en los animales más viejos, entonces es razonable pensar que los tratamientos administrados a niños de mayor edad todavía puede ser beneficioso en el contexto de los huesos del cráneo.

También es posible que presentaciones de liberación sostenida de CNP, tales como el TransCon CNP de la Ascendis y el compuesto ASB20123, una nueva molécula constituida de un fragmento activo del CNP y de un fragmento de la hormona grelina que está bajo desarrollo por la Daiichi Sankio (5), pueden tener efectos más potentes y / o más fuertes que los análogos del CNP con una vida media más corta, como el vosoritide (BMN-111). De hecho, datos divulgados por Ascendis en 2017 en un congreso científico mostraron que su versión del CNP era más potente que el vosoritide (6).
Y finalmente, como algunos de los autores del artículo brevemente revisado aquí trabajan hoy para la Daiichi Sankio, no sería una sorpresa para mí que el campo de desarrollo clínico de la acondroplasia pueda ver a otro jugador entrando en la competición en breve. Y ellos ya están buscando indicaciones terapéuticas adicionales para su molécula (7).


Referencias

1. Yotsumoto T et al. Foramen magnum stenosis and midface hypoplasia in C-type natriuretic peptide deficient rats and restoration by the administration of human C-type natriuretic peptide with 53 amino acids. PLoS ONE 2019; 14(5): e0216340. Acesso libre.

2. Matsushita T et al. FGFR3 promotes synchondrosis closure and fusion of ossification centers through the MAPK pathway. Hum Mol Gen 2009;18(2):227–40. Acesso libre.

3. Yasoda A et al. Systemic administration of C-type natriuretic peptide as a novel therapeutic strategy for skeletal dysplasias. Endocrinology. 2009;150(7):3138-44. Acesso libre.

4. Sengupta P. The laboratory rat: relating its age with human's. Int J Prev Med. 2013 Jun; 4(6): 624–630. Acesso libre.

5. Morozumi N et al. ASB20123: A novel C-type natriuretic peptide derivative for treatment of growth failure and dwarfism. PLoS One 2019; 14(2):e0212680. Acesso libre.
 
6. Breinholt VM et al.TransCon CNP, a Sustained-Release Prodrug of C-Type Natriuretic Peptide, Effects Positive Bone Growth in Young Cynomolgus Monkeys and in a Mouse Model of Achondroplasia. Poster presented at the Endocrine Society (ENDO) Annual Meeting and Expo, April 1-4, 2017 (Orlando, FL). Endocrin Rev 2017; 38 (3 Suppl).

7. Inoue SI et al. C-type natriuretic peptide improves growth retardation in a mouse model of cardio-facio-cutaneous syndrome.Hum Mol Genet 2019;28(1):74-83.
 

Tratando la acondroplasia: una revisión del panorama terapéutico con enfoque en las estatinas

Traducción: Maria Cristina Terceros

Prólogo

Comencé este artículo después de leer un estudio publicado recientemente en el que los investigadores utilizaron una estatinas para atacar el deterioro del crecimiento óseo en un trastorno genético (1). Los resultados de ese estudio aportan más evidencia al papel potencial de las estatinas para el tratamiento de la acondroplasia. Mientras escribía, me di cuenta de que el tema era muy técnico (¡dele una mirada al tercer párrafo!). Así que decidí agregar más información para explicar algunos de los conceptos que estaba describiendo. Y luego fotos y vídeos, y más explicaciones. Bueno, después de revisar el texto completo, veo que resultó ser más amplio de lo que inicialmente había planeado y se convirtió en una nueva revisión del panorama terapéutico con un enfoque en el uso de estatinas para el tratamiento de la acondroplasia.

Aunque intenté traducir la terminología médica más fuerte a un texto más fácil, es posible que para los que recién llegan a ver esta terminología, suene difícil de entender. Como todos los conceptos resumidos aquí ya han sido revisados en el blog, si usted ha tenido problemas para seguir este texto, puede intentar leer artículos anteriores antes de continuar con éste (pruebe los primeros de 2012) ya que aún se pueden considerar actualizados y podrían ofrecerle más conocimientos sobre los tópicos aquí mencionados. Además, podrá ver que he colocado enlaces a diferentes artículos del blog y de otras fuentes externas a lo largo del texto para aquéllos lectores más interesados y curiosos. Espero que no se aburra…

Entonces… ¡sigamos!

Introducción

Las Rasopatías son una familia de enfermedades genéticas causadas por mutaciones en enzimas que modulan la actividad de la vía MAPK, un grupo de enzimas que a su vez, es una de las vías químicas más importantes afectadas por la mutación del receptor de factor de crecimiento del fibroblasto tipo 3 (FGFR3) (revisado aquí). Acaba de ser publicado un nuevo estudio que explora el uso de las estatinas para tratar el retraso del crecimiento óseo en una de las Rasopatías (1). En este estudio, los investigadores descubrieron que las estatinas podrían ser candidatas para el tratamiento del retraso del crecimiento que se observa en esa Rasopatía ¿Cómo se relaciona esto con la acondroplasia?

Sin embargo, antes de hablar de este estudio, vamos a revisar algunos conceptos básicos sobre la acondroplasia y el panorama terapéutico que nos ayuden a comprender el papel potencial de las estatinas en el tratamiento de esta condición genética, la acondroplasia.

Conceptos básicos

Condrocitos, los impulsores del crecimiento óseo

Los condrocitos son células muy especializadas que viven dentro de las placas de crecimiento, pequeñas capas cartilaginosas presentes en las extremidades de los huesos largos en los cuerpos en crecimiento (por lo tanto, solo en niños y adolescentes; Figuras 1-3). La placa de crecimiento óseo es un tejido muy compacto y denso, sin flujo sanguíneo directo, en el cual solamente pequeñas moléculas pueden circular con cierta libertad (¡guarde esta información para más adelante!) (2,3).

Los condrocitos dentro de la placa de crecimiento impulsan el crecimiento óseo siguiendo un programa de crecimiento altamente controlado, gobernado por muchas moléculas producidas localmente (como el FGFR3 y el péptido natriurético de tipo C (CNP)) y en otras partes del cuerpo (por ejemplo: las hormonas como ser la hormona del crecimiento (GH) (3). Bajo la influencia de estos muchos agentes, los condrocitos pasan de un estado de reposo a un "frenesí de proliferación" (multiplicación) seguido de un crecimiento celular muy significativo (a lo que se le da el nombre de hipertrofia) (Figura 2). Cuando han crecido por completo, cuando se han hipertrofiado, los condrocitos son sustituidos por osteoblastos (las células constructoras del hueso) y su zona en la placa de crecimiento da lugar al hueso nuevo (Figura 2). Las placas de crecimiento se cierran bajo la influencia de las hormonas al final de la pubertad (Figura 3).

Figura 1. Placa de crecimiento 

Figura 2. Dentro de la placa de crecimiento

Figura 3. Destino de la placa de crecimiento

El FGFR3, una antena celular

El FGFR3 es un tipo de antena receptora, que recibe señales desde el exterior de la célula y las transmite al núcleo de la célula, que se coloca en la superficie del condrocito (el "techo" de la célula). Es bastante parecido a una antena parabólica que recibe señales de televisión por satélite y, a través de cables, las lleva al receptor y finalmente a su televisor en la sala de estar (Figuras 4-6). El receptor de señales "traduce" las señales provenientes de la antena en forma de películas, programas de TV, noticias, etc., (lo que usted ve en la pantalla), de acuerdo con el tipo de señal recibida.

En los condrocitos, de acuerdo con las señales que recibe de sus antenas (y hay muchas de ellas en la superficie de la célula), el núcleo de la célula también reaccionará con diferentes respuestas.

Mientras que la antena parabólica capta/recibe señales de satélites en formato de ondas invisibles, las señales celulares se transmiten a través de reacciones químicas. El FGFR3 es un receptor que acepta solo señales provenientes de moléculas (los ligantes) llamados factores de crecimiento de fibroblastos o FGFs. Cuando un FGF se une al FGFR3 fuera de la célula, se produce una transferencia de carga eléctrica, la cual a su vez activa otra reacción química dentro de la célula, semejante a lo que sucede con una cadena de dominó (las vías de señalización, Figura 7, Video 1).

Figura 4. Estructura del FGFR3.

Figura 5. El FGFR3 es como una antena celular.

Figura 6. El FGFR3 lleva señales desde fuera de la célula hasta el núcleo, que se encuentra en el interior de la célula. 

El FGFR3 es un freno químico en los condrocitos

En los condrocitos, las señales procedentes del FGFR3 dan instrucciones al núcleo de la célula para reducir el ritmo de multiplicación celular. Si estas señales se transmiten con la intensidad correcta, ayudan a los condrocitos a controlar el "frenesí proliferativo" mencionado anteriormente, y esto es importante porque hay varias señales que le indican a los condrocitos que se multipliquen sin parar, lo que causaría problemas de crecimiento óseo (3).

Por lo tanto, el FGFR3 es un regulador clave del crecimiento óseo, que actúa como un freno para equilibrar el efecto de otras antenas que funcionan como aceleradores de crecimiento óseo. En palabras simples, cuando recibe una señal de fuera de la célula, el FGFR3 "le dice" al núcleo de la célula: “¡Oye, deja de multiplicarte, ve y tómate una siesta!"

El FGFR3 y la acondroplasia

Mientras que en condiciones normales el FGFR3 ayuda a los huesos a crecer en un ritmo equilibrado, en la acondroplasia este mismo FGFR3 sufre una mutación (un cambio en su estructura) y es hiperactivo, haciendo con que el freno sea demasiado pesado, bloqueando el ritmo normal de crecimiento. Sigue enviando señales al núcleo celular pidiéndole que deje de multiplicarse incluso cuando no lo necesita. Bajo el efecto del FGFR3 mutado, los condrocitos entran en una especie de estado de hibernación, dejan de multiplicarse (3). Esto es crucial porque las capacidades de los condrocitos para crecer en número (proliferación) y en tamaño (hipertrofia) son los fenómenos clave que impulsan el crecimiento óseo. Más específicamente, el tamaño y la cantidad de condrocitos agrandados en la zona hipertrófica son considerados los más importantes para el crecimiento óseo normal.

¿Cómo hace el FGFR3 para enviar señales al núcleo de la célula?

Como vimos anteriormente, el FGFR3 funciona transmitiendo señales químicas al núcleo de la célula del condrocito, a través de varios "cables", llamados vías de señalización (Figura 7, Video 1). Aunque la cantidad de "cables" es alta, parece ser que para los condrocitos, los "cables" principales del FGFR3 son las vías MAPK y STAT1 (Figura 7) (3). El MAPK es la ruta formada por las enzimas Ras-Raf-MEK-ERK (Figura 7, a la derecha, revisada aquí).

Sabiendo cómo el FGFR3 ejerce sus funciones en los condrocitos ayuda a los investigadores a diseñar y a crear estrategias para controlar la señalización excesiva del FGFR3, restaurando el crecimiento óseo o aproximándolo a un ritmo normal (ver a continuación).

El video 1 es una animación de ~14 min de duración que muestra cómo funciona el cuerpo para sanar una herida en la piel, pero usted solo necesitará observar los primeros ~ 7 min para ver la activación de una vía de señalización. Básicamente, esta animación muestra cómo las señales extracelulares activan las células llamadas fibroblastos para comenzar el proceso de curación de la herida. El mecanismo básico es válido para los condrocitos, aunque los resultados serían diferentes de los que vemos en la animación.

Figura 7. Vías de señalización del FGFR3.

La activación del FGFR3 conduce a la activación de las vías STAT1 y MAPK (Ras-Raf-MEK-ERK), las cuales inhiben respectivamente la proliferación y la hipertrofia (diferenciación) de los condrocitos. De Su N et al. 2014. Esta imagen se usa solo con fines educativos.

Video 1. Activación del receptor de tirosina quinasas (RTK) y sus vías químicas.

Esta es una animación en inglés de ~14 min de duración, que muestra como los fibroblastos ayudan en el comienzo de la cicatrización de una herida en la piel. El FGFR3 es un RTK y los procesos presentados aquí son parecidos a los que se dan en cualquier célula, incluyendo los condrocitos. Sin embargo, recuerde usted que en los condrocitos, tras la activación del FGFR3, la célula se detiene para multiplicarse. Fuente: DNA Learning Center by Cold Spring Harbor Laboratory. Reproducido aquí solamente con fines educativos.

Tratando la acondroplasia

Las estrategias para tratar la acondroplasia tienen como objetivo variados y diferentes puntos en la comunicación entre las señales que provienen del exterior del condrocito (la señal de TV) y el núcleo del condrocito (el receptor de TV).

Si alguna estrategia quisiera tener éxito, necesitaría inhibir, bloquear o reducir la intensidad de las señales que el FGFR3 mutado envía al núcleo del condrocito, por lo que la célula podría reanudar su programa de crecimiento normal. Esto es relevante porque, más allá de la probable estatura final en aumento, estas potenciales terapias pueden ayudar a reducir la desproporción de las extremidades y varias complicaciones neurológicas y ortopédicas comunes, así como a mejorar la calidad de vida de las personas afectadas. Vamos a dar ejemplos utilizando algunos enfoques actualmente bajo investigación. Pasaremos por los canales de comunicación de afuera hacia adentro de la célula.

Nota: aunque ya es posible corregir la mutación (edición de genes) del FGFR3 (4), hasta donde sé, no ha habido publicaciones nuevas en este campo hasta la fecha. Todas las estrategias aquí incluidas apuntan solamente a la señalización del FGFR3: o sea ellas no "curan" la acondroplasia. Esto significa simplemente que un individuo con acondroplasia tratado con uno de ellos todavía tendría acondroplasia, independientemente de tener un crecimiento óseo normal o casi normal.

Trampas de ligantes (ligand traps)

• TA-46

Las trampas de ligantes son moléculas diseñadas para capturar señales de TV antes de que puedan alcanzar las antenas en la superficie de la célula. Estas trampas con base en receptores celulares como el FGFR3 tienen una estructura muy similar y este es el caso del TA-46 (también llamado sFGFR3, revisado aquí) (5). El TA-46 es una versión "libre" del FGFR3, lo que significa que no se encuentra conectado a la superficie de la célula (Figura 8). Más bien, puede circular y "capturar" señales (¡los FGFs!) Antes de que éstos puedan alcanzar el FGFR3 unido a la célula.

¿Qué significa esto para la acondroplasia? En un modelo de ratón con acondroplasia, el TA-46 fue capaz de prevenir a los FGFs de activar el FGFR3 mutado, lo que condujo a una significativa reducción de la señalización en el FGFR3 (reduciendo, de esta manera, el volumen de las señales que llegan al núcleo de la célula a través del FGFR3), lo que a su vez restauró el crecimiento óseo (5). En pocas y sencillas palabras, las señales de TV no llegarían a la antena de TV (FGFR3), y el televisor no mostraría ningún programa que viniese a través de la antena del FGFR3. La biotecnología que explora el TA-46 anunció que comenzaría un ensayo clínico en fase 1 en el primer trimestre de este año.

• Aptámeros

Los aptámeros son pequeñas moléculas que pueden ser diseñadas para unirse muy específicamente a sus objetivos (revisados aquí). El RBM007 es un aptámero diseñado para bloquear el FGF2, uno de los principales ligantes de los FGFRs (¡las "señales de TV"!), por lo que en este caso también se trata de una especie de estrategia de interceptación (o trampa) de ligantes (6). Se está desarrollando para tratar la acondroplasia, de acuerdo con su desarrollador (aquí), pero aún no se ha hecho público nada específico para la acondroplasia.

En el contexto de la acondroplasia, aunque el FGF2 se encuentre presente en la placa de crecimiento, los ligantes FGF9 y FGF18 son considerados más relevantes para la activación del FGFR3 en los condrocitos (3), por lo que necesitaremos ver si el RBM007 es el aptámero adecuado para la acondroplasia. (¿Dónde están los estudios que muestran eso?)

Los aptámeros pueden ser diseñados para unirse a cualquier tipo de molécula. Por ejemplo, se podría concebir uno para unirse (ligarse) a la parte exterior del FGFR3, de la misma manera que lo hace un anticuerpo (abajo).

Figura 8. Estrategias de trampas de ligantes.

El FGFR3 soluble (sFGFR3, TA-46) fluctúa dentro de la placa de crecimiento, cerca de la superficie de las células de los condrocitos y atrae a los FGFs cercanos. Los FGFs enlazados con el Ta-46 no pueden activar el FGFR3 “natural” que se encuentra unido a la superficie de la célula. Fuente: Therachon. Reproducido aquí solamente con fines educativos.

Anticuerpos

Los anticuerpos son moléculas creadas por nuestro sistema inmunológico que ayudan a eliminar agentes y sustancias extraños que invaden el cuerpo. Sin embargo, es posible crear anticuerpos específicos prácticamente contra cualquier objetivo que se pueda imaginar y esto ya se ha hecho con el FGFR3. Existen diferentes anticuerpos descritos en la literatura contra el FGFR3 y uno de ellos, el B-701 (anteriormente llamado R3Mab, revisado aquí) (7), está siendo estudiado por una empresa de biotecnología para algunos tipos de cáncer impulsados por el FGFR3 (aquí) y por la acondroplasia (aquí).

En la acondroplasia, el B-701 se uniría con el FGFR3, evitando el acoplamiento de los FGFs, por lo que funcionaría como un paraguas sobre la antena del FGFR3 (Figura 9). En otras palabras, después de la unión del anticuerpo con el FGFR3, los FGFs (¡las señales de TV!) no serían capaces de llegar y activar la antena, por lo que sus señales no llegarían al núcleo de los condrocitos.

Una pregunta constante es si un anticuerpo, generalmente una molécula de gran tamaño, podría alcanzar el FGFR3 dentro de la placa de crecimiento, un tejido muy denso (como vimos anteriormente) ya que solamente las pequeñas moléculas son capaces de penetrar y de circular dentro de la placa de crecimiento (2). Si bien varios anticuerpos anti-FGFR3 han sido desarrollados hasta la fecha, no pude encontrar ningún estudio que claramente mostrase alguno de ellos explorado en el contexto de la placa de crecimiento. El desarrollador del B-701 afirma haber completado estudios preclínicos (aquí), pero aún no se ha publicado nada al respecto.

Figura 9. Un anticuerpo cubre el FGFR3 y previene la unión de los FGFs.

Inhibidores de la tirosina quinasa (tyrosine quinases;TKIs)

Los TKIs son pequeñas moléculas que tienen afinidad con algunos puntos especiales en la parte del cuerpo de las antenas celulares que se encuentra dentro de la célula, donde se producen las reacciones químicas que activarán las vías químicas (llamadas dominios de tirosina quinasa).

Casi todas las investigaciones realizadas con TKIs se centran en la terapia del cáncer, ya que las células cancerígenas usan antenas como el FGFR3 para impulsar su propio crecimiento, multiplicación, sobrevivencia y capacidad metastásica. Al bloquear las antenas de las células cancerígenas relevantes, las nuevas terapias contra el cáncer han demostrado ser más efectivas que las más antiguas.

Nuevamente eche un vistazo a la Figura 4 para ver dónde se encuentra el dominio tirosina quinasa. Las reacciones químicas que tienen lugar en este dominio interno impulsan la transmisión de la señal posterior desde el FGFR3 hasta el núcleo.

Mire el video 2 para ver cómo funciona el TKI imatinib. La antena atacada por el imatinib no es el FGFR3, pero el mecanismo de acción es bastante parecido.

Video 2. Mecanismo de acción del imatinib, un TKI.

Muchos TKIs con acción contra los FGFRs han sido anteriormente descritos (revisados aquí), y uno de ellos, el BGJ398 (infigratinib), ahora está siendo explorando específicamente en la acondroplasia después de que un estudio reciente demostró que restauraba el crecimiento óseo en un modelo animal sin mayores problemas de seguridad y en dosis muy inferiores a las necesarias para tratar el cáncer (8).

De manera parecida al imatininb (video 2), el infigratinib se une a eses sitios en la parte intracelular del FGFR3 y bloquea la capacidad del receptor activado para realizar la transmisión de la señal al núcleo de la célula. En otras palabras, el FGFR3 continúa recibiendo señales del exterior, pero no puede entregarlas al núcleo de la célula.

CNP y análogos de CNP (ej.: vosoritide, TransCon-CNP)

El vosoritide es una copia mejorada de una molécula natural producida por nuestro cuerpo llamada CNP. El CNP funciona controlando naturalmente la cantidad de señales que el FGFR3 transmite al núcleo de la célula, inhibiendo la vía del MAPK (Figura 9). En diferentes estudios en modelos animales (revisados aquí) mostró una mejora significativa del crecimiento óseo. El estudio de fase 2 con vosoritida mostró una mejora de aproximadamente 40-50% en la velocidad de crecimiento óseo en niños bajo tratamiento durante 30 meses (aquí). Actualmente se encuentra en ensayo clínico de fase 3 en niños con acondroplasia (aquí). Se prevé que el TransCon-CNP, otro análogo del CNP, entre en desarrollo clínico pronto (aquí).

Meclozina/meclizina

La meclozina es un viejo medicamento contra el mareo (antihistamínico) que se ha demostrado que funciona de manera similar al CNP, inhibiendo la vía del MAPK en modelos animales de acondroplasia, restaurando parcialmente el crecimiento óseo (Figura 9) (9-12). El año pasado, durante la reunión de la Sociedad Internacional de Displasia Esquelética (ISDS 2017), el grupo japonés que trabaja con la meclozina anunció planes para comenzar un estudio de fase 1 a fines de 2017 o principios de 2018, pero no ha habido ninguna indicación formal de que este estudio haya comenzado o esté en curso, (hasta el momento no hay registro de ensayos clínicos o noticias publicadas).

Figura 9. Sitios de acción de diversas moléculas exploradas para el tratamiento de la acondroplasia. 

Fíjese que tanto el CNP como la meclozina funcionan en la vía del MAPK (RAS-RAF-MEK-ERK). A31 y NF449 son TKIs anti-FGFR3 que no son ya más investigados (hasta donde sabemos). El P3 es un péptido con alta afinidad por el FGFR3 y tendría un efecto similar al de un anticuerpo, pero (hasta donde sabemos) hasta ahora no ha habido publicaciones nuevas al respecto. Fuente: Matsushita M et al. (2013). Reproducido aquí solo con fines educativos.

Y finalmente...

Las Estatinas

Las estatinas son un grupo de medicamentos que se utilizan principalmente para reducir los niveles de colesterol en individuos con un reconocido alto riesgo de enfermedad cardiovascular (ECV) o que ya hayan tenido episodios cardiovasculares (14,15). Las personas con hipercolesterolemia familiar, incluyendo los niños mayores de 8 años, se consideran con mayor riesgo de ECV y, por este motivo, también se recomienda la terapia con estatinas para este grupo (15).

No obstante, es interesante saber que las estatinas también se han usado en niños y adolescentes con diferentes trastornos en los cuales el objetivo no es reducir los niveles de colesterol. Por ejemplo, las estatinas se han usado para aumentar (¡!) los niveles de colesterol en un trastorno genético llamado síndrome de Smith-Lemli-Opitz, que causa un deterioro en la síntesis del colesterol (16). Otros trastornos en los cuales las estatinas también han sido utilizadas en personas jóvenes incluyen la preclamsia (en mujeres embarazadas) (17), una forma genética de enfermedad renal poliquística (18), la anemia de células falciformes (19), el síndrome de progeria (20), el autismo (21) y en la neurofibromatosis tipo 1 (NF1), un trastorno relacionado con el autismo (22-26).

Aspectos de seguridad de la terapia con estatinas en niños

Existe una pregunta universal sobre los riesgos del uso de estatinas en niños, porque el colesterol es la molécula principal de muchos agentes biológicos importantes (por ejemplo, varias hormonas) que impulsan el desarrollo normal del cuerpo.

Ya hay consenso sobre el uso de estatinas en niños que tienen niveles elevados de colesterol, ya que esto puede protegerlos de futuras enfermedades cardiovasculares. Pero, ¿qué pasa con el uso de las estatinas en niños con niveles normales de colesterol? La pregunta básica es: ¿cuál es el riesgo para un niño en crecimiento si reducimos demasiado los niveles de colesterol?

Además, como el uso prolongado de estatinas se ha relacionado con un mayor riesgo de aparición de diabetes mellitus tipo 2 (DM2) en adultos, también existe preocupación por el riesgo del tratamiento con estatinas a largo plazo en el desarrollo de DM2 en la población pediátrica, especialmente en niños que no tienen niveles altos de colesterol (27, baja evidencia).

Para abordar preguntas importantes como estas, los aspectos de seguridad se han examinado a fondo en varios estudios realizados en niños de más de 8 años de edad, (prepúberes y púberes) con hipercolesterolemia. En estos estudios (la mayoría a corto/medio plazo) no se identificaron efectos nocivos de las estatinas sobre el crecimiento o el desarrollo corporal (28,29). Sin embargo, hay al menos dos estudios acompañando a pacientes jóvenes por un periodo de hasta cuatro años, que muestran que no hubo efectos nocivos causados ​​por las estatinas en términos de crecimiento o desarrollo (20,30).

Vimos que las estatinas fueron usadas en otras indicaciones clínicas en niños, adolescentes y mujeres embarazadas y los informes no describen ningún hecho adverso o daño indebido en esta población. Debido al efecto esperado de las estatinas en la disminución de los niveles de colesterol, en todos estos estudios los investigadores observaron el perfil lipídico de los participantes. En todos los estudios anteriormente citados, los niveles de colesterol disminuyeron, pero no hubo ningún caso reportado de colesterol cayendo fuera del rango normal (17-26).

En resumen, aunque todavía es necesario comprobar si hay consecuencias negativas a largo plazo debido al uso crónico de estatinas en niños, al mismo tiempo no ha habido evidencia de que el uso crónico de estatinas haya causado/pueda causar daño a esa población.

Las estatinas y las Rasopatías

Como vimos anteriormente, una de las condiciones donde se han usado las estatinas es el NF1, una de las Rasopatías. Los pocos visitantes veteranos de este blog posiblemente recordarán que ya hemos revisado las Rasopatías aquí, un grupo de trastornos genéticos que se caracterizan por mutaciones en enzimas que regulan la vía del MAPK. (¿No es esta la vía principal de señalización utilizada por el FGFR3?) El nombre lo dice todo: el RAS es la primera enzima en la vía del MAPK (figura 6). En ese artículo revisamos un trabajo interesante donde los investigadores usaron un análogo de CNP llamado NC-2, que ya no se está explorando, para reducir la señalización a través de la vía del MAPK en un modelo de neurofibromatosis (31).

La hipótesis detrás del uso de las estatinas en el NF1 es que estos fármacos podrían ayudar a mejorar el aprendizaje y las habilidades de comportamiento gracias a sus efectos en algunas enzimas, como las RAS, que son consideradas como responsables por el deterioro de las funciones cognitivas en el NF1.

Las estatinas en la acondroplasia

También es posible que usted ya haya visto un artículo anterior de este blog, publicado en 2014 donde revisamos un estudio convincente mostrando que las estatinas eran capaces de promover el crecimiento óseo en la acondroplasia, aunque el mecanismo exacto para explicar el efecto no se dilucidó del todo (32). Espere un momento, pero acabamos de decir que las estatinas pueden controlar la vía del MAPK, ¿no?

Las estatinas fueron investigadas también por el grupo del Dr. Pavel Krejci en 2017, pero este grupo descubrió que estas drogas no bloqueaban la señalización del FGFR3, a pesar de que los modelos usados solo reproducían parcialmente un modelo de displasia ósea FGFR3 (33).

Por lo tanto, queda la pregunta sobre cómo las estatinas promovieron el crecimiento óseo en la acondroplasia en el estudio de Yamashita y cols (32).

El estudio de las estatinas en el síndrome de Noonan, una Rasopatía

Podemos encontrar algunas pistas para responder a esta pregunta en base a los hallazgos de este interesante estudio que me llevó a escribir este artículo, donde los investigadores abordaron si las estatinas serían útiles para tratar el retraso del crecimiento encontrado en el Síndrome de Noonan (SN), otra Rasopatía (1)

En el SN, una enzima llamada SHP2 sufrió una mutación y se volvió hiperactiva. El SHP2 modula la actividad de otras variadas enzimas, incluyendo la Ras y la ERKs, que son parte de la vía del MAPK (1). El SHP2 mutante aumenta la actividad de la vía del MAPK y esto causa deterioro en el crecimiento óseo en el SN, entre otras anomalías.

Tajan y colaboradores (1) realizaron una serie de pruebas en condrocitos que muestran un SHP2 mutante, que es el causante del NS y observaron que la mutación en el SHP2 hizo con que la vía del MAPK fuese más activa, lo que a su vez condujo a una reducida zona hipertrófica en las placas de crecimiento de ratones con NS en comparación a los ratones normales (tipo salvaje, ST). Es importante destacar que este efecto inhibidor fue más pronunciado en la zona prehipertópica (Figura 2), que es una de las zonas de la placa de crecimiento donde el FGFR3 se muestra más activo (3).

Para probar si la vía del MAPK era hiperactiva en los condrocitos NS, ellos usaron un inhibidor de MEK llamado U126 (MEK es la enzima cadena arriba que activa la ERK), la cual restauró el tamaño de la zona hipertrófica en la placa de crecimiento. Usted puede obtener más información sobre los estudios con medicamentos diseñados para bloquear la vía MAPK aquí. Iguales resultados fueron obtenidos cuando se usó la rosuvastatina, la misma estatina utilizada por el grupo que exploró el uso de las estatinas en la acondroplasia (32).

En otras palabras, el estudio de Tajan e cols. (1) es el segundo que explora el uso de una estatina para restaurar el crecimiento óseo reduciendo la actividad de una de las vías enzimáticas más importantes para la señalización del FGFR3 en los condrocitos.

Dado que ya existe evidencia sólida (pero no completa) que explica el mecanismo de acción de la estatina en la placa de crecimiento, y que las evidencia actuales de seguridad no apuntan a daños específico en el desarrollo de los niños expuestos bajo el uso prolongado de estatinas, creo que hay una base razonable para realizar estudios clínicos con estatinas en niños con acondroplasia.

Los investigadores que esperan soluciones terapéuticas para la acondroplasia pueden encontrar interesante que en un antiguo estudio con estatinas en niños con hipercolesterolemia, donde uno de los aspectos de seguridad era el desarrollo de los participantes, haya habido un ligero incremento en la estatura de los niños expuestos a las estatinas en comparación con aquellos que utilizaron placebo (34, citado por 1; solo verifique la tabla de características de la población).

Las estatinas no se acumulan por mucho tiempo en el cuerpo. En casi todos los casos, los eventos adversos relacionados con su uso fueron temporales, sin secuelas permanentes. Las estatinas son medicamentos orales de bajo costo. Los investigadores que desarrollan estatinas para la acondroplasia en ambientes clínicos tendrían diferentes biomarcadores establecidos para verificar la seguridad y la respuesta al tratamiento. ¿Qué es lo que ellos están esperando?
 
Referencias


1. Tajan M et al. Noonan syndrome-causing SHP2 mutants impair ERK-dependent chondrocyte differentiation during endochondral bone growth. Hum Mol Genet. 2018 Apr 12. doi: 10.1093/hmg/ddy133.

2. Williams RM et al. Solute transport in growth plate cartilage: in vitro and in vivo. Biophys J 2007; 93(3):1039-50.

3. Ornitz DM and Legeai-Mallet L. Achondroplasia: Development, pathogenesis, and therapy. Dev Dyn 2017;246(4):291-309.

4. Wojtal D et al. Spell Checking Nature: Versatility of CRISPR/Cas9 for Developing Treatments for Inherited Disorders. Am J Hum Genet 2016;98(1):90-101.

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

6. Jin L et al. Dual Therapeutic Action of a Neutralizing Anti-FGF2 Aptamer in Bone Disease and Bone Cancer Pain. Mol Ther. 2016 Nov;24(11):1974-86.

7. Qing J et al. Antibody-based targeting of FGFR3 in bladder carcinoma and t(4;14)-positive multiple myeloma in mice. J Clin Invest 2009;119(5):1216-29.

8. Komla-Ebri D et al. Tyrosine kinase inhibitor NVP-BGJ398 functionally improves FGFR3-related dwarfism in mouse model. J Clin Invest. 2016 May 2;126(5):1871-84.

9. Matsushita M et al. Meclozine facilitates proliferation and differentiation of chondrocytes by attenuating abnormally activated FGFR3 signaling in achondroplasia. PLoS One 2013; 8(12):e81569.

10. Matsushita M et al. Meclozine promotes longitudinal skeletal growth in transgenic mice with achondroplasia carrying a gain-of-function mutation in the FGFR3 gene. Endocrinology 2015;156(2):548-54.

11. Matsushita M et al. Maternal administration of meclozine for the treatment of foramen magnum stenosis in transgenic mice with achondroplasia. J Neurosurg Pediatr 2017;19(1):91-95.

12. Matsushita M et al. Clinical dosage of meclozine promotes longitudinal bone growth, bone volume, and trabecular bone quality in transgenic mice with achondroplasia. Sci Rep 2017;7(1):7371.


14. Catapano AL et al. 2016 ESC/EAS Guidelines for the Management of Dyslipidaemias. Eur Heart J 2016;37(39):2999-3058.

15. Jellinger PS et al. American Association of Clinical Endocrinologists and American College of Endocrinology Guidelines for Management of Dyslipidemia and Prevention of Cardiovascular Disease. Endocr Pract 2017;23(Suppl 2):1-87.

16. Wassif CA et al. A placebo-controlled trial of simvastatin therapy in Smith-Lemli-Opitz syndrome. Genet Med 2017; 19(3):297-305.

17. Costantine MM et al. Safety and pharmacokinetics of pravastatin used for the prevention of preeclampsia in high-risk pregnant women: a pilot randomized controlled trial. Am J Obstet Gynecol 2016;214(6):720.e1-720.e17.

18. Cadnapaphornchai MA et al. Effect of statin therapy on disease progression in pediatric ADPKD: design and baseline characteristics of participants. Contemp Clin Trials 2011; 32(3):437-45. note: several more recent studies by these authors in pediatric population also available through Pubmed.

19. Hoppe C et al. Simvastatin reduces vaso-occlusive pain in sickle cell anaemia: a pilot efficacy trial. Br J Haematol 2017; 177(4):620-9.

20. Gordon LB et al. Clinical Trial of the Protein Farnesylation Inhibitors Lonafarnib, Pravastatin, and Zoledronic Acid in Children With Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome. Circulation 2016; 134(2):114-25.

21. Moazen-Zadeh E et al. Simvastatin as an Adjunctive Therapy to Risperidone in Treatment of Autism: A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial. J Child Adolesc Psychopharmacol 2018;28(1):82-89.

22. Krab LC et al. Effect of simvastatin on cognitive functioning in children with neurofibromatosis type 1: a randomized controlled trial. JAMA 2008;300(3):287-94.

23. Acosta MT et al. Lovastatin as treatment for neurocognitive deficits in neurofibromatosis type 1: phase I study. Pediatr Neurol. 2011 Oct;45(4):241-5.

24. van der Vaart T et al. Simvastatin for cognitive deficits and behavioural problems in patients with neurofibromatosis type 1 (NF1-SIMCODA): a randomised, placebo-controlled trial. Lancet Neurol 2013;12(11):1076-83.

25. Payne JM et al. Randomized placebo-controlled study of lovastatin in children with neurofibromatosis type 1.Neurology. 2016 Dec 13;87(24):2575-2584.

26. Stivaros S et al. Randomised controlled trial of simvastatin treatment for autism in young children with neurofibromatosis type 1 (SANTA). Mol Autism 2018; 22:9-12.

27. Joyce NR et al. Statin use and the risk of type 2 Diabetes Mellitus in children and adolescents. Acad Pediatr 2017;17(5):515-22.

28. Humphries SE et al. The UK Paediatric Familial Hypercholesterolaemia Register: Statin-related safety and 1-year growth data. J Clin Lipidol 2018; 12 (1): 25-32. Free access.

29. Vuorio A et al. Statins for children with familial hypercholesterolemia. Cochrane Database Syst Rev 2017;7:CD006401. note: several more recent studies by these authors in pediatric population also available through Pubmed.

30. Langslet G et al. A 3-year study of atorvastatin in children and adolescents with heterozygous familial hypercholesterolemia. J Clin Lipidol. 2016;10(5):1153-62.

31. Ono K et al. The ras-GTPase activity of neurofibromin restrains ERK-dependent FGFR signaling during endochondral bone formation. Hum Mol Genet 2013;22(15):3048-62.

32. Yamashita A et al. Statin treatment rescues FGFR3 skeletal dysplasia phenotypes. Nature 2014; 513: 507–11.

33. Fafilek B et al. Statins do not inhibit the FGFR signaling in chondrocytes. Osteoarthritis Cartilage. 2017 Sep;25(9):1522-1530. doi: 10.1016/j.joca.2017.05.014. Epub 2017 Jun 3.

34. de Jongh S et al. Efficacy and safety of statin therapy in children with familial hypercholesterolemia: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial with simvastatin. Circulation 2002;106(17):2231-7.