Péptidos natriuréticos para la acondroplasia: ¿qué hay de nuevo?

Traducción de la versión en Portugués: Maria Cristina Terceros

CNP para la acondroplasia

Un análogo del péptido natriurético del tipo C (CNP) (BMN-111) está en camino de avanzar hacia la fase 2 de su desarrollo clínico, para probar que podría ser útil en el tratamiento de la acondroplasia, la causa más común de enanismo desproporcional. Éste es el primer abordaje farmacológico para el tratamiento de la interrupción del crecimiento óseo producido por el exceso de actividad del receptor del factor de crecimiento de fibroblastos 3 (FGFR3) en el cartílago de la placa de crecimiento que llega a alcanzar este hito, este objetivo. Con eso, se puede transformar en la primera solución para mejorar la salud de los niños afectados por la mutación en el FGFR3, reduciendo complicaciones clínicas, que son consecuencia del limitado crecimiento óseo visto en la acondroplasia (comentado aquí).

Sin embargo, el BMN-111 no se encuentra solo. Más recientemente, otros péptidos natriuréticos, relacionados o no al CNP, fueron explorados en algunos estudios. Por ejemplo, en un artículo publicado al principio de este año, los investigadores trabajaron con una molécula fusionada llamada NC-2, hecha con la parte activa del CNP y la parte básica de un anticuerpo. En sus experiencias con un modelo de ratones semejante al de la acondroplasia, ellos descubrieron que el crecimiento del hueso fue restaurado cuando hubo exposición al NC-2 (1; comentado aquí).

Ahora, el trabajo de otro investigador profundamente involucrado en la investigación de los péptidos natriuréticos parece traer más opciones posibles para el tratamiento de la acondroplasia. Pero, antes de comenzar a hablar de la patente sometida por el Dr. David Vesely, vamos a hacer una breve revisión de la familia de los péptidos natriuréticos.

La familia de los péptidos natriuréticos

La familia de péptidos natriuréticos está compuesta por pequeñas moléculas hechas de cadenas cortas de aminoácidos y con estructuras semejantes. Los más conocidos de ellos son el péptido natriurético atrial (ANP), el péptido natriurético tipo B o cerebral (BNP) y el CNP (figura 1) los cuales, a su vez son productos de tres genes: el NPPA, el NNPB y el NNPC, respectivamente. Sin embargo, la familia de los NPs tiene otros compañeros, algunos que no comparten la típica estructura en anillo (2,3).

Figura 1. Los principales péptidos natriuréticos 

 

A: Las secuencias y estructuras del péptido natriurético atrial (ANP), péptido natriurético tipo B (BNP), péptido natriurético tipo C (CNP), el péptido natriurético ventricular (VNP) y el péptido natriurético Dendroaspis (DNP). El anillo de 17 aminoácidos se encuentra indicado.  B: Representación esquemática de los

pasos de procesamiento involucrados en la generación de formas circulantes de ANP, BNP y CNP a partir de sus precursores. Modificado de Takei e Hirose, 2002 y MacGrath y de Negrito, 2005. Fuente: Tota B et al. 2010.

Proteínas y péptidos

En artículos anteriores de este blog analizamos cómo las proteínas son creadas, a través de los dos fenómenos llamados trascripción y traslación. Básicamente, un fragmento de DNA conteniendo un gen es “leído” y transcrito (transcripción) a una cadena de RNA (RNA mensajero, mRNA) en el interior del núcleo de la célula. Este mRNA es transferido al citoplasma de la célula donde es leído y traducido (traducción – traslación) a una cadena de aminoácidos, para generar una nueva proteína o péptido. Ambos, proteínas y péptidos son hechos de aminoácidos, donde la principal diferencia que existe entre ambos es el número de aminoácidos que contienen. La proteína también puede ser llamada de polipéptido. Para saber más sobre transcripción y traslación, se puede visitar este artículo anterior del blog.

El ANP y sus hermanos
 

Sin embargo, no es sorpresa que las cosas no sean tan simples cuando se trata de bioquímica. A veces A no se transforma simplemente en B como se describió arriba. Los científicos están descubriendo que, en un número creciente de casos, un gen puede tener informaciones para generar más de un producto. Existen genes que presentan códigos para, por ejemplo, generar una proteína y tipos específicos de RNAs no ligados al proceso de transcripción, llamados de RNAs no codificantes. Y existen otros genes, de los cuales el mRNA dará origen a más de un polipéptido, o a varios péptidos. A veces, el polipéptido resultado de la translación puede sufrir otro proceso en el cual la molécula es hendida (cortada) en otras menores. Exactamente esto es lo que sucede con el producto de la transcripción y traslación del gen NPPA. El polipéptido que ha resultado de la lectura del gen NPPA es la fuente de cuatro péptidos activos diferentes, siendo el ANP el más conocido. (3)

Investigadores han identificado que el gen NPPA da origen no solamente al ANP, sino también a los siguiente péptidos: péptido natriurético de larga acción (LANP), vasodilatador (VD, en inglés vessel dilator) y el péptido kaliurético. Como ellos son expresados (producidos) principalmente en células del músculo cardiaco, han sido llamado de péptidos u hormonas cardiacas. Todos ellos tienen efectos semejantes sobre la vascularización, con más o menos potencia para causar vasodilatación y/o diuresis, entre otros efectos relevantes en la hemodinámica.(3)

Péptidos cardíacos contra el cáncer 

Sin embargo, estos péptidos han llamado la atención hacia otros varios efectos en otras áreas aparte de la cardiología. El grupo del Dr. Vesely ha explorado los efectos de estos péptidos, y especialmente del VD, en diferentes formas de cáncer, mostrando que ellos tienen la capacidad de inhibir intensamente el crecimiento y de inducir fuertemente la muerte de células cancerígenas.(4)

Entonces, ¿cómo podrían pequeños péptidos como el VD ser útiles para el tratamiento contra el cáncer?

Debemos recordar, a partir de otros artículos relacionados con el CNP de este blog, que, en la acondroplasia, el CNP es un jugador con efectos positivos en el crecimiento óseo, estimulando una cadena de enzimas que cruza con la principal vía de señalización usada por el FGFR3 mutante (Figura 2).

En resumen, el FGFR3 usa por lo menos tres vías de señalización para ejercer sus efectos en los condrocitos, pero parece que la más importante es la de la proteína quinasa activada por mitógeno (MAPK).(5) La cascada MAPK es también uno de los mecanismos por medio de los cuales, la mayoría de las células cancerígenas son capaces de multiplicarse y sobrevivir. La señalización del CNP se cruza con una de las enzimas desencadenantes de la vía MAPK, reduciendo o inhibiendo la actividad de la MAPK. Esta acción parece explicar el efecto positivo del análogo del CNP, BMN-111, en el crecimiento óseo.

Los condrocitos, las células centrales de la placa de crecimiento, maestros del crecimiento óseo, son únicos porque los efectos de la vía MAPK en su fisiología son inversos a lo que sucede en todas las demás células. En otras palabras, exceptuando a los condrocitos de la placa de crecimiento, las enzimas MAPK disparan el crecimiento en todos los demás tipos de células, incluyendo las células cancerígenas. (6)* 

Figura 2. Vías de señalización del FGFR3 y del CNP.

El trabajo hecho por el grupo del Dr. Vesely (4) viene demostrando que los péptidos cardíacos también pueden inhibir al MAPK en células cancerígenas, usando el mismo mecanismo del CNP para inhibir al MAPK en los condrocitos de la placa de crecimiento. De esta forma, si el VD ejerce sus efectos en el câncer de la misma manera que el CNP causa sus efectos en la acondroplasia, entonces el VD podría ser usado para tratar la acondroplasia? 

¿Vessel Dilator (VD, Vasodilatador) para la acondroplasia? 

Este año, el Dr. Vessel sometió una patente (7) en la cual defiende que el VD podría ser una opción para el tratamiento de la acondroplasia. El surgimiento de nuevas estrategias para el tratamiento de cualquier condición es una perspectiva maravillosa. Sin embargo, hay muchas preguntas que necesitan respuestas para permitir una buena evaluación sobre el potencial de este péptido ser usado para rescatar el crecimiento óseo en la acondroplasia. Por ejemplo, a pesar de que el VD y los demás péptidos cardíacos hayan sido descubiertos décadas atrás, hasta el momento no parece que sus receptores celulares específicos hayan sido claramente identificados, si bien hay evidencia de que ellos existen. (3) ¿Por qué esto es importante?

Actualmente, uno de los requisitos para cualquier nuevo compuesto candidato a medicamento, es tener el (los) mecanismo(s) de acción dilucidado(s) (aclarados). Al comprender, desde el inicio, como una determinada molécula funciona, los científicos pueden hacer mejores previsiones sobre su eficacia y seguridad.

El documento de patente describe los resultados de un estudio interesante que exploró los efectos “in vitro” del VD y del CNP en osteoblastos (las principales células del tejido óseo, responsables por la construcción de los huesos).(8) Sin embargo, no menciona si existen otros estudios que exploren los efectos del VD en los condrocitos o en otras células que llevan el FGFR3 mutante, o en modelos de la placa de crecimiento, o en ensayos in vivo en modelos animales de acondroplasia. La propuesta de usar el VD para el tratamiento de displasias esqueléticas es extrapolada de sus mecanismos de acción ya conocidos en otras células. 

Concluyendo 

Pienso que existen evidencias ya publicadas que podrían señalar al VD como una estrategia terapéutica en potencial para la acondroplasia. Sin embargo, hay necesidad de informaciones más específicas sobre cómo él actúa, o actuaría en los condrocitos, tanto in vitro como in vivo. Será también importante comprender como el VD puede ser usado a largo plazo en niños en crecimiento, dados sus efectos conocidos en la hemodinámica, un tema que no parece ser de importancia crítica para el CNP.

Reconocimiento: La figura 1 mostrada en este artículo fue obtenida a través de una simple busqueda en el Google Images, y és de contenido disponible gratuitamente, de acuerdo al respectivo editor. Se reproduce aquí solamente para fines de ilustración y su fuente fue debidamente citada.

Referencias

1. 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.

2. Tota B et al. Catecholamines, cardiac natriuretic peptides and chromogranin A: evolution and physiopathology of a ‘whip-brake’ system of the endocrine heart.  J Exp Biol 2010; 213:3081-103. Acceso libre.

3. Vesely DL. Natriuretic hormones. In: Alpern RJ, Moe OW, Caplan M, editors. Seldin and Giebisch’s, The Kidney: Physiology and Pathophysiology. 5th edition. Elsevier/North - Holland Biomedical Press; Amsterdam: 2013. pp. 1241–1281.

4. Vesely DL. Cardiac hormones for the treatment of cancer. Endocr Relat Cancer 2013;20(3):R113-25. Acceso libre.

5. Horton W. Molecular pathogenesis of achondroplasia. GGH 2006; 22 (4): 49-54. Acceso libre.

6. Krejci P. The paradox of FGFR3 signaling in skeletal dysplasia: why chondrocytes growth arrest while other cells over proliferate. Mut Res 2013; http://dx.doi.org/10.1016/j.mrrev.2013.11.001. * La referencia 6 fue añadida a este articulo el Diciembre 2. Ella ofrece evidencia para la respectiva afirmación en el texto e se puso disponible por el editor de la publicación el Diciembre 1º.

7. Vesely DL. Method of treating skeletal dysplasias using vessel dilator. Patent US 20130096061 A1. April 18th, 2013. Acceso libre.

8. Lenz A et al. Vessel dilator and C-type natriuretic peptide enhance the proliferation of human osteoblasts. Pediatr Res 2010; 68(5):405-8. Acceso libre.

Peptídeos natriuréticos para a acondroplasia: o que há de novo?

CNP para a acondroplasia

Um análogo do peptídeo natriurético tipo C (CNP) (BMN-111) está em vias de progredir para a fase 2 do seu desenvolvimento clínico, para provar que poderia ser útil ao tratamento da acondroplasia, a causa mais comum de nanismo desproporcional. Esta é a primeira abordagem farmacológica para o tratamento da interrupção do crescimento ósseo produzido pelo excesso de atividade do receptor de fator de crescimento de fibroblastos 3 (FGFR3) na cartilagem da placa de crescimento a atingir este marco. Com isso, pode se transformar na primeira solução para melhorar a saúde das crianças afetadas pela mutação no FGFR3, reduzindo complicações clínicas decorrentes do limitado crescimento ósseo visto na acondroplasia (comentado aqui).

No entanto, o BMN -111 não está sozinho. Mais recentemente, outros peptídeos natriuréticos, relacionado ou não ao CNP, foram explorados em alguns estudos. Por exemplo, em um artigo publicado no início deste ano, os pesquisadores trabalharam com uma molécula fusionada chamada de NC- 2, feita com a parte ativa do CNP e a parte básica de um anticorpo. Nas suas experiências com um modelo de ratos semelhante ao da acondroplasia, eles descobriram que o crescimento do osso foi restaurado quando havia exposição ao NF - 2 (1; comentado aqui).

Agora, o trabalho de um outro investigador profundamente envolvido na pesquisa de peptídeos natriuréticos parece trazer mais opções possíveis para o tratamento de acondroplasia. Mas, antes de começar a falar da patente submetida pelo Dr. David Vesely, vamos fazer uma breve revisão da família dos peptídeos natriuréticos.

A família dos peptídeos natriuréticos

A família de peptídeos natriuréticos é composta por pequenas moléculas feitas de cadeias curtas de aminoácidos e com estruturas semelhantes. Os mais conhecidos deles são o peptídeo natriurético atrial (ANP), o peptídeo natriurético tipo B ou cerebral (BNP) e o CNP (figura 1) e que, por sua vez, são produtos de três genes, o NPPA, o NNPB e o NPPC, respectivamente. No entanto, a família NP tem outros companheiros, alguns que não compartilham a típica estrutura de anel. (2,3)

Figura 1. Os principais peptídeos natriuréticos

A: As sequências e estruturas do peptídeo natriurético atrial (ANP) , peptídeo natriurético tipo B (BNP), peptídeo natriurético tipo C (CNP), o peptídeo natriurético ventricular (VNP) e peptídeo natriurético Dendroaspis (DNP). O anel  de 17 aminoácidos está indicado. B: Representação esquemática dos passos de processamento envolvidos na geração de formas circulantes do ANP, BNP e CNP a partir de seus precursores. Modificado de Takei e Hirose, 2002 e McGrath e de Negrito, 2005. Fonte: Tota B et al. 2010.

Proteínas e peptídeos

Em artigos anteriores neste blog nós analisamos a forma como as proteínas são criadas, através dos dois fenômenos chamados de transcrição e translação. Basicamente, um fragmento de DNA contendo um gene é "lido" e transcrito (transcrição) para uma cadeia de RNA (RNA mensageiro, mRNA) no interior do núcleo da célula. Este mRNA é transferido para o citoplasma da célula e é lido e traduzido (translação) em uma cadeia de aminoácidos, para gerar uma nova proteína ou peptídeo. Ambas as proteínas e peptídeos são feitos de aminoácidos, e a principal diferença entre eles é o número de aminoácidos que contém. A proteína também pode ser chamada de polipeptídeo. Para saber mais sobre transcrição e translação, você pode visitar este artigo anterior do blog.
 
O ANP e seus irmãos

Não é surpresa, porém, que as coisas não sejam tão simples quando se trata de bioquímica. Às vezes, A não se transforma simplesmente em B como descrito acima. Cientistas estão descobrindo que, em um número crescente de casos, um gene pode ter informações para gerar mais de um produto. Existem genes que apresentam códigos para, por exemplo, gerar uma proteína e tipos específicos de RNAs não ligados ao processo de transcrição, chamados de RNAs não codificantes. E existem outros genes, dos quais o mRNA irá dar origem a mais do que um polipeptídeo, ou a vários peptídeos. Por vezes, o polipeptídeo resultante da tradução pode sofrer outro processo em que a molécula é clivada (cortada) em outras menores. Isto é exatamente o que ocorre com o produto da transcrição e translação do gene NPPA. O polipeptídeo resultante da leitura do gene NPPA é a fonte de quatro peptídeos ativos diferentes, sendo o ANP o mais conhecido. (3)
Pesquisadores identificaram que o gene NPPA dá origem não só ao ANP, mas também aos seguintes peptídeos: peptídeo natriurético de longa ação (LANP), vaso dilatador (VD, em inglês vessel dilator) e peptídeo kaliurético. Como eles são expressos (produzidos) principalmente em células do músculo cardíaco, têm sido chamados de peptídeos ou hormônios cardíacos. Todos eles têm efeitos semelhantes sobre a vasculatura, com mais ou menos potência em causar vasodilatação e/ou diurese, entre outros efeitos relevantes na hemodinâmica. (3)
 
Peptídeos cardíacos contra o câncer
 
No entanto, estes peptídeos têm chamado a atenção para vários outros efeitos em outras áreas além da cardiologia. O grupo do Dr. Vesely tem explorado os efeitos destes peptídeos, e especialmente o VD, em diversas formas de câncer, mostrando que eles têm a capacidade de inibir intensamente o crescimento e de induzir fortemente a morte de células cancerosas. (4)
 
Então, como poderiam pequenos peptídeos como o VD serem úteis para o tratamento do câncer?
 
Você deve se lembrar, a partir de outros artigos relacionados com o CNP deste blog, que, na acondroplasia, o CNP é um jogador com efeitos positivos no crescimento ósseo, estimulando uma cadeia de enzimas que cruza com a principal via de sinalização usada pelo FGFR3 mutante (Figura 2).

Em resumo, o FGFR3 usa pelo menos três vias de sinalização para exercer seus efeitos nos condrócitos, mas parece que a mais importante é a da proteína quinase ativada por mitógeno (MAPK).(5) A cascata MAPK é também um dos mecanismos mais importantes através do qual a maioria das células cancerígenas é capaz de multiplicar-se e sobreviver. A sinalização do CNP cruza com uma das enzimas desencadeadoras da via MAPK, reduzindo ou inibindo a atividade da MAPK. Esta ação parece explicar o efeito positivo do análogo do CNP, BMN–111, no crescimento ósseo.
 
Os condrócitos, as células centrais da placa de crescimento, mestres do crescimento ósseo, são únicos, porque os efeitos da via MAPK em sua fisiologia é inverso ao que acontece em todas as outras células. Em outras palavras, com exceção dos condrócitos da placa de crescimento, as enzimas MAPK disparam o crescimento em todos os outros tipos de células, incluindo as células cancerígenas. (6)*
 
Figura 2 . Vias de sinalização do FGFR3 e do CNP.

O trabalho realizado pelo grupo do Dr. Vesely (4) vem demonstrando que os peptídeos cardíacos também podem inibir a MAPK em células cancerosas, utilizando o mesmo mecanismo usado pelo CNP para inibir a MAPK nos condrócitos da placa de crescimento. Assim, se o VD exerce os seus efeitos no câncer da mesma maneira que o CNP causa seus efeitos na acondroplasia, então poderia o VD ser usado para tratar a acondroplasia?
 
Vessel Dilator (VD, Vasodilatador) para a acondroplasia ?

Este ano, o Dr. Vesely submeteu uma patente (7) na qual defende que o VD poderia ser uma opção para o tratamento de acondroplasia. O surgimento de novas estratégias para o tratamento de qualquer condição é uma perspectiva maravilhosa. No entanto, há várias perguntas que precisam de respostas para permitir uma boa avaliação sobre o potencial deste peptídeo ser usado para resgatar o crescimento ósseo na acondroplasia. Por exemplo, apesar do VD e os outros peptídeos cardíacos terem sido descobertos décadas atrás, até o momento não parece que seus receptores celulares específicos tenham sido claramente identificados, embora haja evidência de que eles existem. (3) Por que isso é importante?
 
Atualmente, um dos requisitos para qualquer novo composto candidato a medicação, é ter o(s) seu(s) mecanismo (s) de ação elucidado(s). Ao compreender, desde o início, como uma determinada molécula funciona, os cientistas podem fazer melhores previsões sobre sua eficácia e segurança.
 
O documento de patente descreve os resultados de um estudo interessante que explorou os efeitos in vitro do VD e do CNP em osteoblastos (as principais células no tecido ósseo, responsáveis pela construção dos ossos) (8). No entanto, não menciona se existem outros estudos que exploram os efeitos do VD nos condrócitos ou em outras células que comportam o FGFR3 mutante, ou em modelos da placa de crescimento, ou em ensaios in vivo em modelos animais de acondroplasia. A proposta de usar o VD para o tratamento de displasias esqueléticas é extrapolada dos seus mecanismos de ação já conhecidos em outras células.
 
Concluindo

Penso que há evidências já publicadas que poderiam apontar o VD como uma estratégia terapêutica potencial para a acondroplasia. No entanto, há necessidade de informações mais específicas sobre como ele age, ou agiria, em condrócitos, tanto in vitro como in vivo. Será também importante entender como o VD poderia ser usado em longo prazo em crianças em crescimento, dados os seus efeitos conhecidos na hemodinâmica, uma questão que não parece ser de importância crítica para o CNP.

Reconhecimento: A figura 1 mostrada neste artigo foi obtida através de uma pesquisa simples no Google Images, de conteúdo disponível gratuitamente, de acordo com o respectivo editor. É reproduzida aqui somente para fins de ilustração e sua fonte foi devidamente citada.

Referências

1. 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.

2. Tota B et al. Catecholamines, cardiac natriuretic peptides and chromogranin A: evolution and physiopathology of a ‘whip-brake’ system of the endocrine heart.  J Exp Biol 2010; 213:3081-103. Acesso livre.

3. Vesely DL. Natriuretic hormones. In: Alpern RJ, Moe OW, Caplan M, editors. Seldin and Giebisch’s, The Kidney: Physiology and Pathophysiology. 5th edition. Elsevier/North - Holland Biomedical Press; Amsterdam: 2013. pp. 1241–1281.

4. Vesely DL. Cardiac hormones for the treatment of cancer. Endocr Relat Cancer 2013;20(3):R113-25. Acesso livre.

5. Horton W. Molecular pathogenesis of achondroplasia. GGH 2006; 22 (4): 49-54. Acesso livre.

6. Krejci P. The paradox of FGFR3 signaling in skeletal dysplasia: why chondrocytes growth arrest while other cells over proliferate. Mut Res 2013; http://dx.doi.org/10.1016/j.mrrev.2013.11.001. * A referência 6 foi adicionada a este artigo em 2 de dezembro. Ela fornece evidência para a respectiva afirmação que aparece neste texto e foi disponibilizada pelo editor da publicação em 1º de dezembro.

7. Vesely DL. Method of treating skeletal dysplasias using vessel dilator. Patent US 20130096061 A1. April 18th, 2013. Acesso livre.

 
8. Lenz A et al. Vessel dilator and C-type natriuretic peptide enhance the proliferation of human osteoblasts. Pediatr Res 2010; 68(5):405-8. Acesso livre.