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

Estatinas restauram o crescimento ósseo em um modelo animal de acondroplasia

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

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

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

Figura 1. Placa de crescimento.

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

Figura 2. Vias ativadas pelo FGFR3 no condrócito.

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

Estratégias terapêuticas atuais

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

Figura 3. Estratégias terapêuticas para acondroplasia.

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

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

Figura 4. Armadilha de ligante.

 

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

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


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

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

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

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

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

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

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

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


Referências

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Introdução

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

Qual o papel do FGFR3 no crescimento ósseo?

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

Figura 1. Estrutura da placa de crescimento cartilaginosa.

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

Figura 2. Vias do FGFR3.

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

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

Estatinas para a acondroplasia? 

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

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

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

• As estatinas restauram a proliferação de condrócitos

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

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

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

Existe alguma correlação entre o FGFR3 e a IHH?

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

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

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

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

Por que esse achado é importante?

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

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

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

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

Referências

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

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

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

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

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

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

Tratando a acondroplasia: TransCon CNP mostrou resultados positivos em testes pré-clínicos

Introdução

Os dezessete leitores deste blog talvez pensem que este pequeno artigo não será difícil de entender, mas existe uma chance de que algum passante curioso ache este texto um pouco complicado de digerir. Sem problemas! Temos revisado estes assuntos há um bom tempo e existem artigos introdutórios sobre tudo escrito aqui que podem tornar mais fácil para todos embarcarem nessa jornada. :) Então, para uma introdução amigável ao peptídeo natriurético tipo C (CNP), visite este artigo!

CNP e crescimento ósseo 

O CNP tem sido identificado como um importante regulador do crescimento ósseo (1). O CNP exerce suas ações modulando parcialmente as atividades do receptor do fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) (Figura 1). A evidência que aponta para a relevância do CNP no crescimento ósseo é dada por estudos que mostram que os indivíduos que apresentam mutações incapacitantes tanto no CNP quanto no receptor de peptídeo natriurético B (NPRB) da membrana celular dos condrócitos apresentam comprometimento grave do desenvolvimento ósseo (2,3). Por outro lado, as mutações que tornam o NPRB hiperativo levam ao crescimento excessivo do osso (4).

O crescimento excessivo também é visto em mutações que desabilitam outro receptor natriurético presente nos condrócitos da cartilagem de crescimento, denominado NPRC. Pensa-se que o NPRC é responsável por capturar o CNP circulante (um mecanismo de limpeza, como um zelador), regulando a atividade do CNP. Quando o NPRC não está funcionando, mais CNP fica disponível para interagir e ativar o NPRB, o que, por sua vez, leva ao crescimento excessivo (4). Esta é a primeira vez que menciono o NPRC neste contexto e não estou fazendo isso sem um motivo. Recentemente, descobri que há pelo menos um grupo explorando se é possível bloquear o NPRC para "ajudar" os análogos do CNP, como vosoritide, dando-lhes mais tempo para realizar seu trabalho na placa de crescimento (no entanto, vamos falar sobre isso em outro artigo).

Figura 1. Interação da sinalização do FGFR3 e do CNP.

Como dissemos, o CNP é um peptídeo ativo que promove crescimento ósseo, limitando a ação do FGFR3. Como mutações no FGFR3 são a causa da acondroplasia e outras displasias ósseas relacionadas, é natural pensar que o CNP poderia ser usado para tratar a acondroplasia. No entanto, como acontece com muitos peptídeos ativos naturais produzidos por nosso corpo, o CNP fica ativo por tempo muito curto (~ 2 minutos!) e é facilmente eliminado do sangue por agentes neutralizantes (enzimas) (1). Dada essa limitação, como se poderia demonstrar que o CNP poderia ser usado como terapia para condições de restrição de crescimento ósseo como a acondroplasia? 

Com esta questão em mente, o grupo japonês liderado pelo Dr. Kasua Nakao criou um modelo de acondroplasia em que promoviam a produção contínua de CNP, o que não só resgatou a parada do crescimento ósseo causada pela mutação da acondroplasia, mas também levou a uma situação de crescimento excessivo (5). Eles também exploraram o uso de infusão contínua de CNP, com resultados semelhantes (6). O problema com seus modelos é que eles não seriam reproduzíveis em contextos clínicos. Portanto, como a administração contínua de CNP não seria viável, os pesquisadores começaram a explorar como dar mais tempo ao CNP para alcançar e atuar na placa de crescimento.

Desenvolvendo análogos do CNP 

O CNP pertence a uma família composta por três peptídeos principais e outras moléculas intimamente relacionadas. Um desses peptídeos, o peptídeo natriurético cerebral (BNP), é naturalmente mais resistente às enzimas que neutralizam facilmente o CNP. Com base nesse conhecimento, os pesquisadores criaram uma molécula baseada no CNP, agora chamada de vosoritide, que contém a estrutura que permite ao BNP resistir mais tempo à degradação (7 ). O vosoritide pode ser rastreado no sangue por cerca de 20 minutos, tempo suficiente para atingir a placa de crescimento e promover crescimento ósseo, como visto tanto na pesquisa pré-clínica (8) quanto nos estudos clínicos em andamento (9). 

Outras opções

Em Ciência, explorar caminhos diferentes e fazer mais perguntas sempre leva a algo novo. O vosoritide precisa ser administrado como uma injeção subcutânea todos os dias para produzir seus efeitos. O que aconteceria se pudéssemos dar ao CNP ainda mais tempo para trabalhar na placa de crescimento?Esta questão foi abordada há alguns anos pela empresa de biotecnologia Alexion, que desenvolveu o NC-2 (você pode visitar o artigo do blog que analisa esta molécula em 2014 aqui). Esta molécula é a fusão da parte ativa do CNP com a parte básica da estrutura dos anticorpos (veja o artigo do blog!), o que confere resistência impressionante às enzimas neutralizantes. O NC-2 foi explorado em um interessante estudo em que os pesquisadores o utilizaram para inibir exatamente a mesma cascata de sinalização usada pelo FGFR3 para exercer suas ações no condrócito (10). No entanto, esta molécula parece ter sido abandonada e nenhuma pesquisa adicional foi publicada (até onde sei). 

A Ascendis Pharma desenvolve um sistema de transporte de drogas que permite que moléculas frágeis tenham ação mais longa no corpo. Este é o caso deste recém-descrito análogo do CNP chamado de TransCon CNP. Não temos uma descrição completa do TransCon CNP (como por exemplo, publicada em uma revista científica), mas o desenvolvedor o descreve como uma molécula que envolve o CNP protegendo-o da degradação enzimática. Eles publicaram uma série de resumos descrevendo seus estudos pré-clínicos, os quais resumiremos aqui. Um aspecto importante deste novo análogo é que ele poderia ser administrado uma vez por semana.

Resultados pré-clínicos com o TransCon CNP 

Em 2017, o desenvolvedor apresentou alguns resumos/pôsteres em reuniões científicas, dois deles que resumem os estudos pré-clínicos são acessíveis diretamente do site aqui e aqui.

Eles descrevem a tecnologia TransCon como um transportador (um táxi) para moléculas que de outra forma seriam rapidamente metabolizadas no sangue (Figura 2) antes de poderem exercer suas ações com eficiência. Com base em seus textos, tanto em seu site como nos resumos publicados, creio que o segredo principal sobre sua molécula não é o próprio a molécula ativa (ex.: CNP), mas a ligação entre o transportador e a molécula transportada (Figura 2). O transportador poderia ser uma camada de polietileno glicol (PEG), um polímero bastante usado para prolongar a meia-vida de muitas drogas, como o interferon (usado para o tratamento da hepatite C) e vários compostos anticancerígenos. Para os interessados ​​em mais informações sobre transportadores ou transportadores, revisei esse tópico em 2012, neste artigo. 

Figura 2. Conceito do TransCon CNP.

de: Sprogøe K et al. Poster apresentado na 67ª Reunião Anual da Sociedade Americana de Genética Humana (ASHG), de 17 a 21 de outubro de 2017 (Orlando, FL). Site da Ascendis Pharma.

Principais resultados:

• TransCon CNP foi testado em macacos cynomolgus e confirmou ter uma meia-vida de cerca de 79hs (o que permite teoricamente uma dose semanal); 

• TransCon CNP foi comparado com vosoritide e o CNP original para efeitos na circulação e não provocou queda da pressão arterial;

• TransCon CNP mostrou efeitos positivos tanto em um modelo murino de acondroplasia (Figura 3) quanto em macacos cynomolgus normais.

Figura 3. Efeitos do TransCon CNP em um modelo de camundongo de acondroplasia.

de: Breinholt VM et al. Poster apresentado no American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR) 2017 meeting, de 8 a 11 de setembro (Denver, CO). Site da Ascendis Pharma.

Com base nesses resultados, o desenvolvedor declarou sua intenção de iniciar estudos clínicos com o TransCon CNP em breve, começando pela solicitação de autorização pelas agências reguladoras. 

Conclusão

Se esta nova formulação do CNP funcionará depende dos resultados provenientes de ensaios clínicos. Os resultados preliminares até agora são promissores. Se for provado que é tão efetivo quanto o vosoritide mostrou ser, ter uma liberação e presença mais sustentada na placa de crescimento, menos efeitos hemodinâmicos e posologia mais confortável (uma vez por semana), tornam esta nova versão do CNP uma forte potencial opção no arsenal terapêutico para a acondroplasia e outras displasias esqueléticas. 

Referências   

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 a acondroplasia: destaques da literatura recente: Fluazurona e CNP

Nas últimas semanas foram publicados vários interessantes estudos sobre desenvolvimento ósseo e sobre o receptor do fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3). Embora a maioria deles não esteja diretamente relacionada com a acondroplasia, seus resultados trazem novas perspectivas e possibilidades para os interessados ​​em terapias para as displasias ósseas relacionadas ao FGFR3 e para outras formas de transtornos do crescimento.

Este texto pode parecer superficial para o leitor técnico. Procuro evitar o uso de jargão pesado para permitir que pessoas não familiarizadas com a linguagem científica possam compreender os temas aqui discutidos. Mais informações técnicas podem ser encontradas nas referências fornecidas.

Por outro lado, não se preocupe se não compreender um conceito ou expressão usados aqui. Experimente visitar a página de glossário do blog e os links fornecidos ao longo do texto, que irão levá-lo a outros comentários publicados aqui. Nessas outras páginas você poderá encontrar explicações para a maior parte dos tópicos técnicos. O mais importante aqui é: nunca desistir de aprender.

Há seis estudos diferentes que trabalham em cinco classes de drogas que iremos rever em duas partes. Nesta primeira parte, vamos olhar os estudos que exploraram a fluazurona e o peptídeo natriurético tipo C (CNP).


Fluazurona, um anti-parasita utilizado para tratar infestação de carrapatos em bovinos, inibe o FGFR3 e reduz o crescimento de células de câncer em modelos de câncer da bexiga (1).

Introdução

O FGFR3 foi identificado como um importante estimulador de crescimento do câncer (estimula as células cancerosas a proliferar ou multiplicar e a manterem-se vivas) em cerca de dois terços dos casos de câncer de bexiga e sua supressão tem mostrado reduzir o tamanho do tumor (2). Portanto, drogas que atingem o FGFR3 poderiam ser úteis para tratar este tipo de câncer.

No entanto, drogas utilizadas no tratamento do câncer são muito caras e os custos têm aumentado ainda mais na última década, com a introdução de terapias específicas. Isto tem sido considerado uma restrição relevante para o acesso ao tratamento adequado em muitos países (3-5). Terapias específicas (ou alvo-dirigidas) são medicamentos desenvolvidos para afetar um único ou um pequeno número de alvos relevantes para a progressão do câncer, o que ajuda a reduzir a toxicidade e a melhorar a eficácia do tratamento.

O estudo

Tendo a questão dos custos do tratamento em mente, um grupo chinês explorou uma lista de antigos medicamentos aprovados no âmbito da estratégia de reaproveitamento de drogas (6; também comentada aqui) para verificar se haveria qualquer medicamento adequado que poderia ser usado contra o FGFR3.

Os investigadores descobriram que a fluazurona (Figura 1), um composto de uma lista de medicamentos velhos aprovados pela FDA, inibiu diretamente o FGFR3, bloqueando o seu local de ativação (Figura 2) e por conseguinte, também as cascatas enzimáticas dependentes da atividade desta enzima (Figura 3), incluindo a da proteína-quinase ativada por mitógeno (mitogen-activated protein quinase, MAPK) (1).

A via MAPK é considerada chave para o crescimento ósseo (7) e compreende as enzimas RAF, RAS, MEK e ERK (ver Figura 3).

A forma como os pesquisadores descreveram o mecanismo de ação da fluazurona no FGFR3 o faz parecer como outros inibidores de tirosina-quinase, como o NVP-BGJ398, recentemente revisto aqui.

Figura 1. Estrutura química da fluazurona.

Os investigadores confirmaram que a fluazurona foi capaz de causar uma redução significativa do tamanho do tumor em um modelo animal e que o seu mecanismo de ação foi relacionado com a supressão da atividade do FGFR3. Eles concluíram que a fluazurona poderia ser testada para verificar a sua potencial aplicação como uma terapia para o câncer de bexiga (1).

Figura 2. Projeção do local de acoplagem da fluazurona no FGFR3.

Do iview, um visualizador de WebGL interativo do complexo proteína-ligante (1).

Figura 3. Cascatas de sinalização do FGFR3 em condrócitos.

Vias de sinalização ativadas por FGF / FGFR. O FGF induz a dimerização, a ativação da quinase e transfosforilação de resíduos de tirosina do FGFR, conduzindo à ativação de vias de sinalização a jusante. Várias vias são estimuladas pela sinalização do complexo FGF / FGFR tais como Ras-MAPK, PI-3 quinase / AKT e vias da PLC-y. Além disso, a sinalização do FGF também pode estimular a via de STAT1 / p21. A sinalização FGF / FGFR também fosforila as proteínas Shc e Src. O complexo FGF / FGFR desempenha papéis cruciais na regulação da proliferação, diferenciação e apoptose de condrócitos através de vias de sinalização a jusante. De: Su N et al. Bone Res 2014; 2:14003; doi: 10.1038/boneres.2014.3. Acesso livre. Reproduzido aqui apenas para fins educacionais.

Destaques

A fluazurona é uma droga bem conhecida, usada principalmente para tratar a infestação por carrapatos em bovinos. Atualmente, está aprovada para o uso como uma terapia tópica, de aspersão, mas também pode ser administrada através de outras vias, incluindo a via oral. Foi demonstrado que é um fármaco de longa duração no organismo após a absorção, quer por via oral ou através da pele, e devido a esta característica é recomendado que seja utilizada uma vez por ano, apesar de o tratamento poder ser repetido se necessário (8,9).

A fluazurona já foi testada em várias espécies animais como um composto por via oral e parenteral, e a sua farmacocinética (PK, o estudo de como o corpo lida com uma droga - absorção, metabolismo, eliminação) e farmacodinâmica (PD, o estudo do efeito da droga no corpo) estão bem caracterizadas. Sua faixa de dose terapêutica tem sido demonstrado ser segura nos animais testados. As análises de PK e PD mostraram que a droga é eliminada muito lentamente do corpo (8-11).

Portanto, a fluazurona parece ser segura em baixas doses terapêuticas em animais e dura muito tempo no corpo. É uma molécula pequena que mostra uma ampla distribuição nos tecidos, incluindo fígado, músculo e principalmente gordura.

Dado o conhecimento atual sobre sua PK e PD e a informação proporcionada por este novo estudo no câncer de bexiga, creio que testar a fluazurona em um modelo de acondroplasia é algo a ser seriamente considerado.

Você percebe? Vamos dizer que ela funcione em um modelo de acondroplasia e seu perfil de segurança seja realmente bom. Uma droga de baixo custo, oral, que poderia ser utilizada três ou quatro vezes por ano para resgatar o crescimento ósseo na acondroplasia...

Do que precisamos? Um estudo (ou estudos) para confirmar se a fluazurona alcança a placa de crescimento (Figura 4) e os seus efeitos no FGFR3 mutante; quais seus efeitos nos condrócitos da placa de crescimento (consegue resgatar a proliferação e a maturação celular?); e os seus efeitos no crescimento ósseo em um modelo in vivo adequado.

Outras questões estão relacionadas à segurança. Por exemplo, a fluazurona afeta outras enzimas da família FGFR ou de outras famílias de enzimas? Dada a semelhança dos sítios ativos das tirosina-quinases receptoras (RTK, a forma como os pesquisadores chamam as enzimas como o FGFR3; revisto aqui), seria preciso verificar se a fluazurona é específica o suficiente contra o FGFR3. Há evidências oriundas dos estudos com animais que sugerem que sim, pois não há relato de toxicidade relevante nas revisões sobre o produto (8,9).

No entanto, o problema aqui é que esta droga é velha; sua patente expirou e não seria rentável em comparação com uma molécula novinha. Ela cai na mesma situação da meclizina, do hormônio da paratireóide (PTH), das estatinas, outras terapias "antigas" que poderiam ser potenciais opções para o tratamento da acondroplasia, mas que não recebem atenção suficiente devido, pelo menos em parte, à falta de interesses econômicos.

Figura 4. Placa de crescimento.

O CNP resgata o crescimento ósseo em um modelo de ratos jovens de terapia com glicocorticóide (12).

Introdução
 
Glicocorticóides são largamente utilizados para o tratamento de muitas doenças agudas e crônicas devido aos seus efeitos antinflamatórios e imunosupressores. O uso crônico de glicocorticóides em crianças é conhecido por causar retardo do crescimento e pode levar à baixa estatura adulta.

Um análogo do CNP, vosoritide, está atualmente sendo testado em um estudo clínico de fase 2 em crianças com acondroplasia. Pode o CNP reverter o efeito do atraso de crescimento causado pelo uso crônico de glicocorticóides em crianças?

O estudo

O pioneiro grupo japonês de Kyoto que tem explorado o uso do CNP para acondroplasia acaba de publicar um novo estudo no qual eles testaram se o uso do CNP em animais expostos ao uso crônico de glicocorticóides teria impacto no crescimento ósseo (12).

Basicamente, eles verificaram que o CNP foi capaz de resgatar significativamente o crescimento ósseo nos animais tratados em um grau perto do que foi visto nos animais não tratados (controles). Aqui estão as suas conclusões (copiadas dos destaques do estudo disponíveis no site da editora, aqui):

• O CNP restabelece a crescimento do esqueleto devido à dexametasona em um modelo animal.

• O CNP restaura a hipertrofia dos condrócitos da placa de crescimento que foi reduzida por dexametasona.

• O CNP poderia ser um agente terapêutico para o atraso do crescimento induzido por glicocorticóides.

Destaques

Este é o primeiro estudo de que estou ciente que explora uma nova indicação clínica potencial para o CNP em animais em outras desordens do desenvolvimento ósseo além da acondroplasia.

Uma vez que a utilização de glicocorticóides para o tratamento crônico de doenças inflamatórias ou autoimunes crônicas é comum durante a infância, e com base nestes resultados convincentes, pode-se inferir que os análogos do CNP poderiam ser usados para contrabalançar os efeitos de retardo de crescimento provocados por aquela classe de drogas nessas condições clínicas.

Isto leva-nos a um outra visão oferecida pelo presente estudo, que é o fato de que o CNP pode ser utilizado em outras condições clínicas independentemente do estado do FGFR3.

Como consequência, o mercado potencial para análogos do CNP parece estar aumentando, o que é bom para os desenvolvedores de drogas interessado em investir em terapias para distúrbios de crescimento ósseo.

No entanto, existem várias outras indicações potenciais também à espera de serem incluídas no mapa de pesquisa do CNP, começando pela hipocondroplasia e outras displasias ósseas dependentes da via MAPK (Figura 3), a via que é diretamente regulada pelo CNP. Esperamos que não sejam esquecidas.

E, finalmente, não haverá nenhuma surpresa sobre anúncios de futuros estudos clínicos para confirmar que o CNP ou seus análogos podem ser dados a crianças em uso de terapia crônica com glicocorticóides.

Para uma revisão do CNP, clique aqui. Para uma revisão do desenvolvimento clínico do vosoritide, clique aqui.



Referências

1. Ke K et al. In silico prediction and in vitro and in vivo validation of acaricide fluazuron as a potential inhibitor of FGFR3 and a candidate anticancer drug for bladder carcinoma.
Chem Biol Drug Des 2016. doi: 10.1111/cbdd.12872. [Epub ahead of print] 

2. di Martino E et al. A decade of FGF receptor research in bladder cancer: past, present, and future challenges. Adv Urol. 2012;2012:429213. Acesso livre.

3. International Network for Cancer Treatment and Research. Cancer in developing countries. Published online at: http://www.inctr.org/about-inctr/cancer-in-developing-countries/. Acesso livre.

4. Goldstein DA et al. Global differences in cancer drug prices: A comparative analysis. J Clin Oncol 34, 2016 (suppl; abstr LBA6500). Presented at 2016 ASCO Annual Meeting. Acesso livre.

5. Lopes Jr. GL et al. Access to cancer medications in low- and middle-income countries. Nat Rev Clin Oncol 2013;10: 314–22.

6. Strittmatter SM. Overcoming Drug Development Bottlenecks With Repurposing: Old drugs learn new tricks. Nat Med 2014; 20 (6):590-1. Acesso livre.

7. Ornitz DM and Marie JP. Fibroblast growth factor signaling in skeletal development and disease. Genes Dev 2015; 29:1463–86. Acesso livre.

8. European Medicines Agency. Veterinary Medicines and Inspections. Committee for Medicinal Products for Veterinary Use. FLUAZURON. Summary report (2). EMEA/CVMP/126892/2006-FINAL. April 2006. Available online at: http://www.ema.europa.eu/docs/en_GB/document_library/Maximum_Residue_Limits_-_Report/2009/11/WC500014284.pdf. Acesso livre.

9. FAO/UN. Residues of some veterinary drugs in foods and animals 1997. Fluazuron. Available online at: http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/vetdrug/docs/41-10-fluazuron.pdf. Acesso livre.

10. Gomes LVC et al. Acaricidal effects of fluazuron (2.5 mg/kg) and a combination of
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11. Pasay C et al. An exploratory study to assess the activity of the acarine growth inhibitor, fluazuron, against Sarcoptes scabei infestation in pigs. Parasit Vectors 2012;5:40. Acesso livre.

12. Ueda Y et al. C-type natriuretic peptide restores impaired skeletal growth in a murine model of glucocorticoid-induced growth retardation. Bone. 2016 Nov;92:157-167. doi: 10.1016/j.bone.2016.08.026.