Tratando la acondroplasia: TransCon CNP mostró resultados positivos en pruebas (tests) pre-clínicos

Original en Portugués publicado en 5 de febrero de 2018

Traducción: Maria Cristina Terceros S.

Introducción

Los diecisiete lectores de este blog talvez piensen que este pequeño artículo no será difícil de entender, pero hay una opción de que algún becario curioso crea este texto algo complicado de ser digerido. ¡No hay problema! Hemos revisado estos temas hace un buen tiempo y existen artículos introductorios, sobre todo lo que ha sido escrito aquí, que puede hacer más fácil para que todos se embarquen en este viaje. :) Entonces, para realizar una introducción amigable al péptido natriurético tipo C (CNP), ¡visite este artículo!

CNP y crecimiento óseo

El CNP ha sido identificado como un importante regulador del crecimiento óseo
(1). El CNP ejerce sus funciones modulando parcialmente las actividades
del receptor del factor de crecimiento de fibroblastos 3 (FGFR3) (Figura 1). 

La evidencia que apunta hacia la relevancia del CNP en el crecimiento óseo es dada por estudios que muestran que los individuos que presentan mutaciones incapacitantes, tanto en el CNP cuanto en el receptor del péptido natriurético B (NPRB) de la membrana celular de los condrocitos muestran deterioro severo en el desarrollo óseo (2,3). Por otro lado, las mutaciones que hacen al NPRB hiperactivo, llevan al crecimiento excesivo del hueso (4).
 
El crecimiento excesivo también es visto en mutaciones que deshabilitan otro receptor natriurético presente en los condrocitos del cartílago de crecimiento, denominado NPRC. Se piensa que el NPRC es responsable por capturar el CNP circulante (un mecanismo de limpieza, como un cuidador o vigilante), que regula la actividad del CNP. Cuando el NPRC no está funcionando, pero el CNP permanece disponible para interactuar y activar el NPRB, lo cual, a su vez, lleva al crecimiento excesivo (4). Ésta es la primera vez que menciono el NPRC en este contexto y no estoy haciendo esto sin un motivo. Recientemente, descubrí que hay, por lo menos un grupo investigando y viendo si es posible bloquear el NPRC para “ayudar” a los análogos del CNP, como el vosoritide, dándoles más tiempo para realizar su trabajo en la placa de crecimiento (vamos a hablar sobre esto en otro artículo).

Figura 1. Interacción de la señalización del FGFR3 y del CNP.

Como dijimos, el CNP es un péptido activo que promueve el crecimiento óseo, limitando la acción del FGFR3. Como las mutaciones en el FGFR3 son la causa de la acondroplasia y otras displasias óseas relacionadas, es natural pensar que el CNP podría ser usado como tratamiento en esta afección ósea. Sin embargo, como sucede con muchos péptidos activos naturales producidos por nuestro cuerpo, el CNP permanece activo por un tiempo bastante corto (¡~2 minutos!) y es fácilmente eliminado de la sangre por agentes neutralizantes (enzimas) (1). Dada esa limitación, ¿cómo se podría demostrar que el CNP podría ser usado como terapia para condiciones de restricción de crecimiento óseo como la acondroplasia?

Con esta pregunta en mente, el grupo japonés liderado por el Dr. Kasua Nakao creó un modelo de acondroplasia en el cual se promovía la producción continua de CNP, cosa que no solamente rescató la detención del crecimiento óseo, causada por la mutación de la acondroplasia, sino que también condujo a una situación de crecimiento excesivo (5). Este grupo también exploró el uso de la infusión continua del CNP, con resultados parecidos (6). El problema con sus modelos es que éstos no serían reproducibles en contextos clínicos. Por lo tanto, como la administración continua de CNP no sería viable, los investigadores comenzaron a explorar cómo dar más tiempo al CNP para llegar hasta la placa de crecimiento y actuar en ella.

Desarrollando análogos del CNP
 
El CNP pertenece a una familia compuesta por tres péptidos principales y otras moléculas íntimamente relacionadas. Uno de esos péptidos, el péptido natriurético cerebral (BNP), es de manera natural más resistente a las enzimas que neutralizan fácilmente el CNP. Con base en ese conocimiento, los investigadores crearon una molécula con base en el CNP, ahora llamada vosoritide, que contiene la estructura que permite al BNP resistir más tiempo a la degradación (7). El vosoritide puede ser rastreado en la sangre por un tiempo aproximado de 20 minutos, tiempo suficiente para llegar a la placa de crecimiento y promover el crecimiento óseo, como fue visto tanto en la investigación pre-clínica (8) como en los estudios clínicos en desarrollo (9).
 
Otras opciones
 
En Ciencia, explorar caminos diferentes y hacer más preguntas siempre lleva hacia algo nuevo. La vosoritida necesita ser colocada como una inyección subcutánea todos los días para producir sus efectos. ¿Qué sucedería su pudiésemos dar al CNP todavía más tiempo para trabajar en la placa de crecimiento? Esta pregunta fue abordada algunos años atrás por la empresa de biotecnología Alexion, que desarrolló el NC-2 (usted puede visitar aquí el artículo del blog que analizó esta molécula el año 2014). Esta molécula es la fusión de la parte activa del CNP con la parte básica de la estructura de los anticuerpos (¡ver el artículo del blog!), lo que confiere resistencia impresionante a las enzimas neutralizantes. El NC-2 fue explorado en un estudio muy interesante, donde los investigadores lo utilizaron para inhibir exactamente la misma cascada de señalización usada por el FGFR3 para ejecutar sus acciones en el condrocito (10). Sin embargo, esta molécula parece haber sido abandonada, ya que ninguna investigación adicional ha sido publicada (hasta donde yo sé).
 
La Ascendis Pharma está desarrollando un sistema de transporte de drogas que permite que moléculas frágiles tengan acción más duradera en el cuerpo. Éste es el caso de este análogo de CNP recién descrito, el TransCon CNP. No contamos con una descripción completa (como ser, su publicación en una revista científica), pero quienes lo desarrollaron, lo describen como una molécula que envuelve al CNP, protegiéndolo de la degradación enzimática. Ellos publicaron una serie de resúmenes describiendo sus estudios pre-clínicos, los cuales resumiremos aquí. Un aspecto importante de este nuevo análogo es que podría ser administrado una vez por semana.

Resultados pre-clínicos con el TransCon CNP
 
En el año 2017, el desarrollador presentó algunos resúmenes/pósteres en reuniones científicas, dos de ellos que resumen los estudios pre-clínicos son accesibles directamente desde la página web aquí y aquí.

Ellos describen la tecnología TransCon como un transportador (un taxi) para moléculas que de otra forma serían rápidamente metabolizadas en la sangre (Figura 2) antes de poder ejercer sus acciones con eficiencia. En base a sus textos, tanto en la página web como en los resúmenes publicados, creo que el secreto principal sobre la molécula no es la propia molécula activa, (ej.: CNP), sino la unión entre el transportador y la molécula transportada (Figura 2). El transportador podría ser una camada de polietileno glicol (PEG), un polímero bastante usado para prolongar el término de vida de muchas drogas, como el interferón (usado para el tratamiento de la hepatitis C) y varios compuestos
anticancerígenos. Para los interesados en contar con más informaciones sobre transportadores, revisé este tópico en 2012, en el siguiente artículo.
 
Figura 2. Concepto del TransCon CNP

de: Sprogøe K et al. Póster presentado en la 67ª Reunión Anual de la American Society of Human Genetics (ASHG), de 17 a 21 de octubre de 2017 (Orlando, FL). Página web (site) de Ascendis Pharma.

Principales resultados:

• TransCon CNP fue probado en monos cynomolgus y confirmó tener un promedio de vida aproximado de 79hs (lo que permite teóricamente una dosis semanal);

• TransCon CNP fue comparado con vosoritida y el CNP original para efectos en la circulación y no provocó caída de la presión arterial;

• TransCon CNP mostró efectos positivos tanto en un modelo murino de acondroplasia (Figura 3) así como en monos cynomolgus normales.
  

Figura 3. Efectos del TransCon CNP en un modelo de rata de acondroplasia.

de: Breinholt VM et al. Poster presentado en American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR) 2017 meeting, de 8 a 11 de septiembre (Denver, CO). Sitio de la Ascendis Pharma.

Con base en estos resultados, el desarrollador declaró su intención de iniciar estudios clínicos con el TransCon CNP en breve, comenzando por el pedido de autorización a las agencias reguladoras.

Conclusión
 
Si esta nueva formulación del CNP funcionará depende de los resultados que provengan de los ensayos clínicos. Hasta ahora los resultados preliminares son prometedores. Si se llegará a demostrar que es tan efectivo como mostró ser la vosoritida, tener una liberación y presencia más sostenida en la placa de crecimiento, menos efectos hemodinámicos y posología más confortable (una vez por semana), hacen de esta nueva versión del CNP una fuerte y potencial opción en el arsenal terapéutico para la acondroplasia y otras displasias esqueléticas.
 
Referencias
 
1. Pejchalova K et al. C-natriuretic peptide: An important regulator of cartilage. Mol Genet Metab 2007;92(3):210-5.

2. 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. 
3. Wang W et al. Acromesomelic dysplasia, type maroteaux caused by novel loss-of-function mutations of the NPR2 gene: Three case reports. Am J Med Genet A 2016;170A(2):426-34.

4. Matsukawa N et al. The natriuretic peptide clearance receptor locally modulates the physiological effects of the natriuretic peptide system. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 7403–8. Free access.

5. Kake T et al. Chronically elevated plasma C-type natriuretic peptide level stimulates skeletal growth in transgenic mice. Am J Physiol Endocrinol Metab 2009;297(6):E1339-48. 
 

6. 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. Free access.

7. 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(1):132-49. Free access.

8. 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.

9. Hoover-Fong M et al.Vosoritide in children with achondroplasia: Updated results from an ongoing Phase 2, open-label, sequential cohort, dose-escalation study. Presented at the American Society of Human Genetics 2016 Meeting. Abstract Book p.1301: 2347W. Free access.

10. 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.

Tratando la acondroplasia: actualización sobre potenciales terapias

Original en Portugués publicado en 4 de diciembre de 2017

Traducción: Maria Cristina Terceros

Desde unos meses atrás el blog ha permanecido en silencio, pero a medida que vemos algunas novedades sobre los potenciales abordajes terapéuticos y el surgimiento de algunos nuevos, pensé que sería bueno tener una lista de lo que existe de activo (y no tan activo) en este momento en la investigación sobre posibles terapias para la acondroplasia.

La tabla que presentamos abajo muestra una lista de las principales estrategias terapéuticas divulgadas en la literatura. Casi todas ellas fueron revisadas aquí en el blog, con dos excepciones:

1. B-701, un anticuerpo anti-FGFR3 actualmente siendo desarrollado por una empresa de biotecnología con base en los Estados Unidos, sobre la cual no tenemos mucha información; y

2. la estrategia de edición de genes (que merece una revisión dedicada).

Si usted está interesado en aprender más sobre las otras, basta visitar la página del Índice para descubrir los links (enlaces) para sus revisiones. 

Algunas de las drogas en la lista no fueron probadas en un modelo de acondroplasia, pero mostraron actividad contra el receptor del factor de crecimiento de fibroblastos 3 (FGFR3) en el laboratorio y también podrían ser probadas en la acondroplasia.
Tabla. Principales estrategias farmacológicas potenciales para el tratamento de la acondroplasia.

Producto	Status	Desarrollador	Referencia
Testeado (Probado) en modelos de acondroplasia
Vosoritide	Phase 3	Biomarin	Lorget F et al. (2012)
TA-46	Pre-clinical	Theracon	Garcia S et al. (2012)
Meclizina/meclozina	Pre-clinical	Academia	Matsushita M et al. (2017)
Estatinas	Pre-clinical	Academia	Yamashita A et al. (2014)
NVP-BGJ398	Pre-clinical	Academia/Novartis	Komla-Ebri D et al. (2016)
B-701 (anticuerpo)	Pre-clinical	Bioclin	publicaciones no localizadas
CRISPR-CAS9 (edición de genes)	?	Academia	Wojtal D et al. (2016)
PTH	?	Academia	Xie Y et al. (2012)
P3 (péptido)	?	Academia	Jin M et al. (2012)
Teste (Probado) contra el FGFR3 (pero no en la acondroplasia)
Fluazurona		Academia	Ke K et al. (2017)
Menaquinonas		Academia	Sogabe N et al. (2012); Cao K et al. (2009)

 PTH: hormona de la paratiroides

Treating achondroplasia: TransCon CNP showed positive results in pre-clinical tests

Introduction

The seventeen readers of this blog may think this short article would not be hard to understand but there is a chance that newcomers might find this text a bit difficult to digest. No worries, we have been reviewing these topics for some time and there are introductory articles about everything written here that might make it easier for everyone to get onboard. :) So, for a friendly introduction to C-type natriuretic peptide (CNP), please visit this article!

CNP and bone growth

CNP has long been identified as an important regulator of bone growth (1). CNP exerts its actions by partially counteracting fibroblast growth factor receptor 3 (FGFR3) activities (1) (Figure 1). Evidence that points to the relevance of CNP on bone growth is given by studies showing that individuals bearing disabling mutations in both CNP or in its cell membrane receptor natriuretic peptide receptor B (NPRB) have severe impairment of bone development (2,3). Conversely, mutations that make NPRB hyperactive lead to bone overgrowth (4). 

Overgrowth is also seen in mutations disabling another natriuretic receptor present in the cartilage chondrocytes, called NPRC. NPRC is thought to be responsible for capturing circulating CNP (a clearance mechanism, like a janitor), thus regulating CNP activity. When NPRC is not functional, more CNP is available to interact and activate NPRB, which in turn leads to overgrowth (4). This is the first time I mention NPRC in this context and I am not doing this without a reason. I recently learned that there is at least one group exploring if it is possible to block NPRC to "help" CNP analogues like vosoritide giving them more time to do their job in the growth plate (let's talk about this in another article, though).

Figure 1. FGFR3 and CNP signaling interaction.

So, CNP is an active peptide that works promoting bone growth by limiting the action of FGFR3. As mutations in FGFR3 are the cause of achondroplasia and other related bone dysplasias, it is natural to think that CNP could be used to treat achondroplasia. However, as with many natural active peptides produced by our body, CNP is allowed to work for just a very short time (~2 minutes!) and is readily cleared from the blood by neutralizing agents (enzymes) (1). Given this limitation, how could one show that CNP could be used as a therapy for bone growth restriction conditions like achondroplasia? 

With this question in mind, the Japanese group leaded by Dr. Nakao created a model of achondroplasia in which they promoted continuous production of CNP, which not only rescued the bone growth arrest caused by the achondroplasia mutation but also some overgrowth (5). They also explored the use of continuous infusion of CNP, with similar results (6). The problem with their models is that they would not be reproducible in clinical settings. Therefore, as continuous delivery of CNP would not be feasible researchers started to look on how to give more time to CNP to reach the growth plate and work there.

Developing CNP analogues

CNP pertains to a family comprised by three main peptides and other closely related molecules. One of these peptides, brain natriuretic peptide (BNP), is naturally more resistant to those enzymes that easily neutralize CNP, so researchers created a CNP-like molecule now called vosoritide which contains the structure that allows BNP to resist more time to degradation (7). Vosoritide can be tracked in the blood for about 20 minutes, enough time for it to reach the growth plate and promote bone growth, as seen both in pre-clinical research (8) and in the ongoing clinical studies (9).

Other options

In Science, exploring different paths and asking more questions always lead to something new. Vosoritide needs to be given as a subcutaneous shot everyday to attain its effects, so what would happen if we could give CNP even more time to work in the growth plate?

This question was approached some years ago by the biotech Alexion, which developed NC-2 (you can visit the blog's article reviewing this molecule in 2014 here). This molecule is the fusion of the active part of CNP with the scaffold part of the structure of antibodies (take a look in the blog's article!), which confers striking resistance to the neutralizing enzymes. NC-2 was explored in an interesting study where the researchers used it to inhibit the exact same signaling cascade used by FGFR3 to exert its actions in the chondrocyte (10). However, this molecule seems to have been abandoned and no further research has been published (to my knowledge).

Ascendis pharma develops a drug transport system that allows fragile molecules to have longer action in the body. This is the case of this recently described new CNP analogue TransCon CNP. We don't have a full description of TransCon CNP (as published in a scientific journal) but the developer describes it as a molecule that involves CNP protecting it from enzymatic degradation. They have published a number of abstracts describing their pre-clinical studies, which we will summarize here. One important aspect of this new analogue is that it could be given once a week.

Pre-clinical results with TransCon CNP

In 2017, the developer presented a few number of abstracts/posters in scientific meetings, two of them which summarize the pre-clinical studies are accessible directly from their website here and here.

They describe the TransCon technology as a carrier (a taxi) for molecules that otherwise would be rapidly metabolized in the blood (Figure 2) before they could efficiently exert their actions. Based on their texts both in their website and in the published abstracts I think that the main secret about their molecule is not the carrier itself, but the bridge (the linker) between the carrier and the transported molecule (Figure 2). The carrier could be a layer of poliethylene glycol (PEG), a polymer largely used to prolong the half-life of many drugs, such as interferon (used for the treatment of hepatitis C) and several anti-cancer compounds.To those interested in more information about transporters or carriers, I have reviewed this topic back in 2012, in this article.

Figure 2. TransCon CNP concept.

from: Sprogøe K et al. Poster presented at the 67th Annual Meeting of The American Society of Human Genetics (ASHG), October 17-21, 2017 (Orlando, FL). Ascendis Pharma website.

Key results*:  

• TransCon CNP was tested in cynomolgus monkeys and confirmed to have a half-life of about 79hs (allowing a predicted weekly dose);

• TransCon CNP was compared with vosoritide and the original CNP molecule for circulatory effects and showed no decrease in blood pressure;

• TransCon CNP showed positive effects both in a mouse model of achondroplasia (Figure 3) and in normal cynomolgus monkeys.

Figure 3. Effects of TransCon CNP in a mouse model of achondroplasia.
 

from: Breinholt VM et al. Poster presented at the American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR) 2017 Annual Meeting, September 8-11 (Denver, CO). Ascendis Pharma website.

Based on these results, the developer declared their intention to progress TransCon CNP to clinical settings soon, starting with asking authorization by Regulatory agencies.

Conclusion

Whether this new formulation of CNP will work is dependent on the results coming from clinical trials. The preliminary results so far are promising. If proven to be as effective as vosoritide has been showing to be, having a more sustained release and presence in the growth plate, less hemodynamic effects and more comfortable dosing, make this new CNP version a potential strong option in the therapeutic arsenal for achondroplasia and other skeletal dysplasias.

References 

1. Pejchalova K et al. C-natriuretic peptide: An important regulator of cartilage. Mol Genet Metab 2007;92(3):210-5.

2. Hisado-Oliva A et al. Mutations in C-natriuretic peptide (NPPC): a novel cause of
autosomal dominant short stature. Genet Med 2018;20(1):91-97. 

3. Wang W et al. Acromesomelic dysplasia, type maroteaux caused by novel loss-of-function mutations of the NPR2 gene: Three case reports. Am J Med Genet A 2016;170A(2):426-34.

4. Matsukawa N et al. The natriuretic peptide clearance receptor locally modulates the physiological effects of the natriuretic peptide system. Proc Natl Acad Sci USA 1999; 96: 7403–08. Free access.

5. Kake T et al. Chronically elevated plasma C-type natriuretic peptide level stimulates skeletal growth in transgenic mice. Am J Physiol Endocrinol Metab 2009;297(6):E1339-48.

6. 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. Free access.

7. 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(1):132-49. Free access.

8. 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.

9. Hoover-Fong M et al.Vosoritide in children with achondroplasia: Updated results from an ongoing Phase 2, open-label, sequential cohort, dose-escalation study. Presented at the American Society of Human Genetics 2016 Meeting. Abstract Book p.1301: 2347W. Free access.

10. 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. 

 

Tratando la acondroplasia: la historia del desarrollo del BMN-111

Traducción al español: Ma. Cristina Terceros S. (MaCriTeS)

Introducción

De acuerdo con Biomarin, el laboratorio que desarrolla el BMN-111, el estudio de fase 2 que se encuentra actualmente en curso con el primer grupo de niños con acondroplasia, tendrá los resultados publicados hasta el final del primer semestre de 2015, dentro de apenas tres meses a partir de ahora. Vale resaltar otras dos novedades divulgadas por el laboratorio. La primera es la actualización de las informaciones sobre el estudio de fase 2. La segunda es la historia recientemente publicada sobre el desarrollo de la BMN-111, que revisaremos aquí.

 Una mirada hacia el crecimiento óseo

Los cartílagos de crecimiento (Figura 1) son franjas estrechas de cartílago localizadas en ambas extremidades de los huesos largos, y son las estructuras responsables por la formación y por el crecimiento de los huesos. La placa de crecimiento es un tejido denso, cargado eléctricamente, donde no llega la sangre de manera directa, lo que hace con que los nutrientes y todos los demás agentes se vean obligados a transitar en medio a una formidable barrera química, para llegar hasta los condrocitos, las células maestras del crecimiento. Allí no son bienvenidas las grandes moléculas.

Figura 1. La placa de crecimiento del cartílago

Decenas de proteínas, enzimas, péptidos, hormonas y otros factores que desempeñan papeles importantes en la placa de crecimiento actúan en conjunto para permitir un ritmo regular y organizado de crecimiento óseo, el cual va a durar hasta el final de la pubertad cuando, en respuesta a diferentes y variados estímulos hormonales, las placas de crecimiento se fundirán y los huesos pararán de crecer (figura 2). Estos agentes pueden tener acciones positivas y negativas que irán a contrabalancear los efectos unas de las otras, a fin de permitir que los condrocitos se desarrollen y desenvuelvan en un sistema bien organizado para producir más hueso. Cuando todos esos agentes trabajan de manera equilibrada, es como una maravillosa sinfonía de Mozart.

Figura 2. El destino de la placa de crecimiento

Cuando observamos la placa de crecimiento a través de un microscopio, lo que se ve es que la propia placa de crecimiento es dividida en un determinado número de camadas o zonas, cada una de ellas con condrocitos en diferentes etapas de desarrollo (Figura 3).

Figura 3. Organización de la placa de crecimiento

Los condrocitos en la zona de reposo (resting zone) presentan pocas señales de actividad. Respondiendo a aquéllos diferentes estímulos, ellos comienzan a multiplicarse rápidamente (proliferan) y a organizarse en apilamientos (zona proliferativa). Siempre actuando en respuesta a esos agentes, ellos dejan de proliferar y comienzan a aumentar de volumen (zona hipertrófica) y, finalmente, son substituidos por osteoblastos (células formadoras de hueso), cuando el cartílago comienza a calcificarse.

La acondroplasia y el bug en la sinfonía

Vamos a hablar ahora un poco sobre los dos agentes que más nos interesan en esta revisión.

FGFR3

La acondroplasia es causada por una mutación en el gen FGFR3, que codifica (o carga la información para la producción de) la proteína activa (o enzima) denominada receptor del factor de crecimiento de fibroblasto tipo 3, o FGFR3. Esta enzima se localiza atravesada en la pared celular del condrocito, y funciona como una antena de TV, recibiendo señales del exterior de la célula, en este caso, transmitidas por FGFs que se encuentran presentes en el vecindario. Cuando el FGFR3 recibe una señal, a partir de un FGF, es activado (o encendido) e inicia una reacción química en cascada, con la activación de una proteína vecina, que activará otra, y esa una tercera y así en adelante, como en una cascada de dominó (Figura 4). La señal será llevada hasta el núcleo de la célula y hará con que la célula responda adecuadamente. Aunque la mayor parte de los agentes anteriormente mencionados desempeñe papeles positivos en el proceso de crecimiento del hueso, el FGFR3 es un freno natural para el crecimiento del hueso. Si no hubiese FGFR3, los huesos, probablemente, crecerían sin ningún tipo de control, causando gigantismo. De hecho, la literatura describe casos en los cuales el FGFR3 se encuentra inactivado, causando crecimiento excesivo (1). En la acondroplasia, la mutación hace con que el FGFR3 sea más activo de lo normal o, en otras palabras, el FGFR3 activado envía cantidad excesiva de señales para el núcleo de la célula. Una vez que su papel natural es el de reducir el ritmo de crecimiento del hueso, cuando se encuentra hiperactivo, provoca la interrupción del crecimiento del hueso (he aquí el bug en la sinfonía). Ahora, vea la Figura 4 y preste atención a la cascada del lado derecho, que comienza con RAS y continúa con RAF, MEK y ERK. Estas enzimas forman la denominada vía de la proteína quinasa activada por mitógeno (mitogen activated protein quinase o MAPK), que es de vital importancia para nuestra revisión.

Figura 4. Las vías de señalización del FGFR3 

Péptido natriurético del tipo C (CNP)

El CNP es un péptido producido naturalmente por nuestro cuerpo, así como sus otras dos principales moléculas hermanas, llamadas ANP y BNP. Los péptidos natriuréticos ya fueron revisados en varios artículos del blog, y yo recomendaría éste aquí para leerse primero. El CNP es producido por varios tejidos del cuerpo, pero normalmente no circula en la sangre, una vez que es rápidamente inactivado por las enzimas circulantes. Uno de los tejidos donde el CNP tiene una acción preponderante es exactamente la placa de crecimiento cartilaginosa. El CNP es producido en el vecindario de los condrocitos y estas células también producen el receptor para el CNP, llamado NPRB (receptor de péptido natriurético B) (Figura 5). Cuando el CNP se une a su receptor, esto también conduce a una reacción química en cascada en el interior de la célula. El aspecto interesante de la cascada del CNP es que ella “cruza” con la cascada MAPK activada por el FGFR3, inhibiéndola (2). Al inhibir la cascada MAPK, el CNP actúa como un regulador del efecto del FGFR3, y por eso podemos decir que ellos tienen papeles antagónicos en la sinfonía del crecimiento óseo. En realidad, existe una gran cantidad de evidencias de que el CNP tiene un papel positivo en el crecimiento óseo, fornecidas tanto por relatos de casos en los cuales el NPRB tiene una mutación hiperactiva llevando al crecimiento excesivo (3) o lo opuesto, cuando él no está funcionando, causando una displasia ósea que guarda semejanzas con la acondroplasia (4).

Figura 5. Las señales del CNP inhiben la vía de la MAPK en los condrocitos de la placa de crecimiento.

CNP en la acondroplasia

Un grupo japonés es responsable de muchas informaciones sobre la función biológica del CNP en la placa de crecimiento (5). El grupo, liderado por Kazua Nakao, desarrolló una estrategia donde ellos fueron capaces de generar una producción continua de CNP en un modelo de rata con acondroplasia. Expuestos a grandes volúmenes de CNP, estos animales no solamente rescataron el fenotipo de la acondroplasia, como también mostraron señales de crecimiento excesivo (6). El grupo de Nakao nos mostró que el CNP podría ser una solución para el tratamiento de la acondroplasia, pero el modelo que ellos desarrollaron, en los cuales se podía prever que el CNP tendría que ser inyectado a través de una vena, de manera continua, no se vio como algo práctico y/o viable.

Entonces, ¿qué sucedió después? Vamos a ver por qué el CNP no puede ser utilizado, de manera práctica, para tratar la acondroplasia y los nuevos desarrollos de esta convincente estrategia.

Desarrollando análogos de CNP

El CNP es una molécula constituida de aminoácidos, como las proteínas, pero mucho más corta que una proteína típica. Proteínas y péptidos son frecuentemente activos y provocan reacciones químicas, de manera que el cuerpo creó medidas para que, en condiciones normales, pueda controlar la cantidad y el tiempo que les es permitido causar reacciones químicas. El CNP es una víctima natural de algunas enzimas que circulan en la sangre llamadas endopeptidasas neutras (neutral endopeptidases). El CNP dura apenas dos minutos después de una inyección en la vena, debido a la acción de estas enzimas. Por el contrario, el BNP, otro miembro de la familia de péptidos natriuréticos, tiene una resistencia natural a la degradación enzimática y circula por más tiempo (y por eso tiene un papel relevante en algunas enfermedades cardiacas y ha sido intensamente explorado en este contexto). Se piensa que esta resistencia es el resultado de su “cola” más larga (Figura 6).

Figura 6. Principales péptidos natriuréticos.

De http://www.heartfailure.com/

Por eso, un plan de acción para alguien que piensa ofrecer el CNP para el tratamiento de la acondroplasia es desarrollar soluciones que permitan que la molécula circule por más tiempo. Una manera de hacer eso, es hacerlo más resistente a la degradación enzimática. Esa fue la solución para la molécula llamada NC-2, hecha de la parte reactiva del CNP, fusionada a la parte básica de un anticuerpo (comentada aquí). Esta molécula fue descrita como que contaba con una vida media de aproximadamente 20 horas (7), pero parece haber sido abandonada por el desarrollador, posiblemente por ser demasiado grande para la placa de crecimiento o por causa de preocupaciones sobre seguridad/toxicidad.

El BMN-111 es un CNP modificado que presenta una "cola" prolongada y algunas modificaciones de aminoácidos que lo hicieron más resistente contra las peptidasas (8). El resultado práctico es que dura hasta 20 minutos en la sangre, después de una inyección subcutánea. Entonces, vamos a ver los tests de laboratorio hechos con este análogo del CNP.

El desarrollo del BMN-111

El articulo publicado por Wends et al. (8) describe muchos de los estudios pre-clínicos (de laboratorio) realizados con moléculas relacionadas al CNP que acabaron por identificar al BMN-111 como el candidato para el desarrollo en ambiente clínico. Ésta será una breve visión general del articulo.

En resumen, los investigadores aplicaron varios abordajes para alargar o modificar la estructura del CNP, sin alterar su parte activa, para ver como los cambios afectarían su afinidad con las peptidasas. Crearon varios análogos que serían más resistentes a la degradación y, en seguida, comenzaron a testear si ellos serían capaces de ejercer efectos en las células y en la placa de crecimiento. Apenas una parte de esas moléculas mostro efectos positivos y continuaron siendo comparadas hasta que los investigadores decidieran que apenas un pequeño número de moléculas, incluyendo el BMN-111, tenían características adecuadas para continuar el desarrollo.

Los investigadores testearon entonces estos análogos en ratas saludables para ver la extensión de su efecto en la placa de crecimiento. Se verificó que el BMN-111 era el análogo que causaba más efecto en el crecimiento. A continuación, ellos testearon el BMN-111 en un modelo de rata con acondroplasia (fenotipo leve) y observaron que al final del estudio hubo restauración de la longitud de los huesos largos y de la distancia nasal-anal.

En secuencia, ellos testearon el BMN-111 en monos sanos y verificaron que tenía el ligero efecto esperado en parámetros cardiovasculares. También observaron que los animales del grupo tratados crecieron más y más rápido que los animales del grupo control. Testearon aún la calidad del hueso de los animales tratados y vieron que el nuevo hueso formado tenía propiedades fisiológicas normales.

El estudio ofrece muchos más detalles sobre los tests realizados, pero la idea aquí era darle una visión panorámica de toda la historia. Los resultados positivos acumulados verificados por los investigadores, proporcionaron credenciales para que el BMN-111 pudiese ser testeado dentro del contexto clínico, después de haber sido evaluado por la Food and Drug Administration(FDA).

En un estudio separado, Biomarin también testeó el BMN-111 en un modelo mucho más grave de condrodisplasias relacionadas con el FGFR3, que se asemeja a la displasia tanatofórica humana (9). En este estudio, el BMN-111 fue capaz de restaurar parcialmente, pero de manera significativa, el crecimiento de los huesos en los animales tratados, proporcionando más evidencias para el concepto de uso del BMN-111 para el tratamiento de la acondroplasia.

El año 2012, con la aprobación de la FDA, la Biomarin realizo un estudio de fase 1 en adultos saludables, especialmente para verificar los efectos cardiovasculares del BMN-111 (NCT01590446). En varios encuentros públicos, Biomarin informó que el estudio de la fase 1 fue realizado sin sorpresas, y que ellos confirmaron los efectos leves esperados del BMN-111 sobre la presión arterial. Los resultados fueron sometidos a la FDA, la cual finalmente aprobó el estudio de la fase 2 en niños con acondroplasia (NCT02055157), que comenzó a principios de 2014. Mientras tanto, para permitir comparaciones adecuadas en algunos parámetros-clave del crecimiento, la empresa Biomarin también inició un estudio observacional (un estudio sin intervenciones farmacológicas), con niños con acondroplasia, para aprender sobre su ritmo de crecimiento natural (NCT01603095). Biomarin ya divulgó algunos de los hallazgos clínicos de este estudio, en reuniones públicas (se puede acceder a la última aquí, páginas 133 y 134).

Leyendo la sección de criterios de inclusión para la participación en el estudio de fase 2 en el clinicaltrials.gov, aprendimos que la inscripción previa en este estudio observacional es necesaria para convertirse en candidato. Esto es importante para permitir que los investigadores puedan comparar la tasa de crecimiento natural antes y después del comienzo de la terapia con el BMN-111 en el estudio de fase 2.

El estudio de fase 2 con el BMN-111

Como dije al iniciar este artículo, la empresa Biomarin ha declarado en encuentros públicos que los resultados del estudio de fase 2 serán divulgados hasta fines del primer semestre de 2015. En esas reuniones, el desarrollador ha mencionado también que ellos están trabajando con la FDA, para poder testear otra dosis de BMN-111 en el estudio de fase 2 (leer este pequeño artículo anterior del blog). Aparte de eso, el laboratorio actualizó recientemente las informaciones del estudio de fase 2 para incluir un estudio de extensión a largo plazo para esos niños que participan del estudio. Éstas son señales que nos permiten sugerir que la droga no está mostrando problemas de seguridad relevantes, y que podría estar teniendo los efectos esperados en el crecimiento óseo. 


El siguiente (posible) paso: el estudio de fase 3?

Suponiendo que el estudio de fase 2 de BMN-111 será un éxito, el siguiente paso natural, después la presentación de sus resultados a la FDA, es conseguir la aprobación para el estudio  de fase 3. Un estudio de fase 3 es la clave para cualquier compuesto en desarrollo para convertirse en un fármaco en el futuro. En esta etapa, el producto se pondrá a prueba para confirmar su seguridad y eficacia en un mayor número de voluntarios de la población afectada. Normalmente, en el contexto de las enfermedades raras, un estudio de fase 3 requerirá no menos de 100 voluntarios. Es de esperar que se necesitarían otros centros de investigación, y posiblemente más países para alcanzar el número necesario de voluntarios para el estudio.

Dado el modelo corriente requerido por la FDA para estudios de fase 3, existe la posibilidad de que el estudio tenga un diseño controlado por placebo. Mi opinión es que este tipo de diseño podría ser cuestionado por razones éticas. Los niños tienen un tiempo limitado para crecer (por supuesto), y luego que los han incluido en un estudio de un medicamento que ya está mostrando efectos positivos sobre el crecimiento óseo (de nuevo, en el supuesto de que el estudio de fase 2 será un éxito) puedese imponer a los voluntarios expuestos al placebo una desventaja que no se podrá recuperar más tarde. 

Aunque la respuesta a la pregunta del estudio de fase 3 no se conoce desde el principio: ¿esto fármaco es  seguro y eficaz en una muestra representativa de la población afectada?, en lugar de comparar el fármaco candidato contra placebo, un mejor diseño sería utilizar lo mismo aplicado al estudio de fase 2 : la comparación de la tasa de crecimiento individual después de iniciar el tratamiento con la registrada antes.
¿Cuánto tiempo debe tener un estudio de fase 3 con BMN-111? Basado en la experiencia pre-clínica y en el diseño del estudio de fase 2, publicado en clinicaltrials.gov, es probable que va a durar por lo menos 6 meses. Un estudio controlado con placebo más largo también podría ser éticamente cuestionado por la misma razón expuesta anteriormente.

Bueno, eso es sólo una visión personal de lo que podría pasar después. Tenemos que esperar a los resultados del estudio de fase 2 y ver lo que realmente sucede. Apenas más tres meses ...


Referencias

1. Makrythanasis P et al. A novel homozygous mutation in FGFR3 causes tall stature, severe lateral tibial deviation, scoliosis, hearing impairment, camptodactyly, and arachnodactyly. Hum Mutat 2014;35(8):959-63.

 2. Yasoda A et al. Overexpression of CNP in chondrocytes rescues achondroplasia through a MAPK-dependent pathway.Nat Med 2004;10(1):80-6.

3. Miura K et al. An overgrowth disorder associated with excessive production of cGMP due to a gain-of-function mutation of the natriuretic peptide receptor 2 gene. PLoS One 2012;7(8):e42180. doi:10.1371/journal.pone.0042180. Free access.

4. Olney RC et al. Heterozygous mutations in natriuretic peptide receptor-B (NPR2) are associated with short stature. J Clin Endocrinol Metab 2006;91(4):1229-32. Free access.

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

6. Kake T et al.  Chronically elevated plasma C-type natriuretic peptide level stimulates skeletal growth in transgenic mice. Am J Physiol Endocrinol Metab 2009;297(6):E1339-48. Free access.

7. 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. Free access.

8. 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(1):132-49. Free access.

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