Посещений: 
DUCHENNE MUSCULAR DYSTROPHY И SPINAL MUSCULAR ATROPHY
Скрининг новорожденных и лечение
Progress in treatment and newborn screening for Duchenne muscular dystrophy and spinal muscular atrophy Qing Ke, Zheng-Yan Zhao, Jerry R. Mendell et al.
 World Journal of Pediatrics
pp 1–7|
| |
|
Мышечная дистрофия Дюшена (DMD) является X-сцепленной рецессивной нейромышечной болезнью с частотой возникновения 1:5000 рождений мальчиков [1]. DMD вызывается мутациями в гене DMD (dystrophin), расположенном на Xp21.1, это приводит к прогрессирующей мышечной слабости и к ранней гибели в третьей декаде. Спинальная мышечная атрофия (SMA) является аутосомно рецессивным нейромышечным заболеванием с частотой возникновения 1:10000 [2]. SMA вызывается би-аллельными мутациями (обычно гомозиготными делециями экзона 7) в гене survival motor neuron (SMN), расположенным на хромосоме 5q12.2-q13.3, это приводит к прогрессирующей мышечной слабости. Геном человека обнаруживает присутствие двых копий гена SMN: теломерный SMN1 ген и удвоенный, почти идентичный, центромерный SMN2 ген, несущий мутацию в экзоне 7, которая ограничивает количество (~10%) функционального SMN белка, лишь частично компенсирует потерю SMN1. Количество копий SMN2 определяет степень слабости. SMA type 1, тяжелая детская форма этой болезни двигательных нейронов, приводящая к ранней гибели, точное время которой зависит от клинической поддержки дыхательной системы (напр., трахеостомии с постоянной вентиляцией или не-инвазивными подходами) с продолжительностью жизни, варьирующей между 24 и 48 мес. [3].
Недавние генетические успехи многообещающее потенциальное лечение DMD и SMA. Eteplirsen, вызывающий пропуск экзона 51st для лечения пациентов с DMD с делецией в экзоне 51, был разрешен для использования United States Food and Drug Administration (FDA) в 2016, при этом результаты продолжительного лечения продолжают отслеживаться [4]. Первая генотерапия SMA с помощью Spinraza (antisense oligonucleotide), которые корректируют дефект сплайсинга SMN2, разрешена FDA в ноябре 2016 и European Medicines Agency (EMA) в апреле 2017 [5, 6].
Поиск литературы был ограничен последними 5 годами с целью идентификации: 1. литературы, касающейся прогресса в терапии DMD/SMA, одобренной для применения FDA/EMA и 2. статуса NBS для каждого из этих нарушений. Ключевыми словами поиска были: Duchenne muscular dystrophy treatment, Duchenne muscular dystrophy corticosteroids, eteplirsen, ataluren, deflazacort, spinal muscular atrophy treatment, nusinersen, AVXS-101, Duchenne muscular dystrophy newborn screening и spinal muscular atrophy newborn screening.
Генетические успехи и новшества в NBS для DMD/SMA были также представлены на The Fourth Qianjiang Inherited Birth Defect (SMA/DMD) Forum in Hangzhou, China, March 16-17, 2018. Данные, представленные на этом форуме, были использованы для обсуждения статуса DMD NBS пилотной программы в Hangzhou, China.
Therapeutic progress in Duchenne muscular dystrophy
Разрушения мышечных волокон при DMD приводят к достоверному повышению creatine kinase (CK) с рождения и при отсутствии лечения происходит задержка моторного развития к 2-5 годам, способности перемещаться к 8-12 годам, и гибели к 20 годам. Традиционная терапия включает corticosteroids, реабилитацию, и симптоматическое лечение для улучшения качества жизни и задержки прогрессирования болезни. Недавние успехи генотерапии породили новую надежду на лечение DMD. Современное одобренное FDA- или EMA лечение DMD включает corticosteroids (deflazacort), пропуск экзонов (eteplirsen) и супрессию не-смысловых мутаций (ataluren). DMD ген замещающая терапия, хотя пока не разрешена FDA или EMA, дошла до клинических испытаний с обнадеживающими результатами [7, 8].
Corticosteroids
Кортикостероиды рекомендованы для лечения всех пациентов с DMD, как ходячих, так и не ходячих мальчиков [9]. Многие исследования оценивали наиболее эффективный режим кортикостероидов; однако, сохраняются существенные вариации в практике, как в отношении методов лечения, так и предписания [10]. Prednisone и deflazacort (FDA одобрен в 2017), как было установлено, улучшает силу, легочную функцию и регулируемую во времени моторную функцию, а также задерживает потерю ходьбы [11, 12]. Кроме того, выявляется умеренный кардио-защитный эффект у пациентов в возрасте 20 лет и старше, и снижает необходимость в хирургии сколиоза [11, 13]. Исследования, оценивающие не ходящих мальчиков, получающих кортикостероиды, показали, что не ходящие пациенты также получают облегчение от кортикостероидов [14, 15]. Не ходящие пациенты, получавшие ежедневно или дважды в неделю стероиды, обнаруживали улучшение предсказанной процентом вызванной жизненной емкости (percent-predicted forced vital capacity), по шкале Brooke и силы рук и пальцев [15]. Общая легочная функция была значительно выше по сравнению с неходячими пациентами, не получавшими кортикостероиды, которые могут отличаться между собой по потребности в Bilevel Positive Airway Pressure (BIPAP) [15]. Рекомендуемые дозы кортикостероида, включая prednisone 0.75 mg/kg/day и deflazacort 0.9 mg/kg/day, с недельной дозой (10 mg/kg/week), были исследованы и было показана одинаковая эффективность с ежедневным приемом prednisolone [16, 17]. Дальнейшие исследования были проведены, чтобы разработать стандартизованный режим corticosteroid с extтом эффективности и побочных эффектов [18]. Побочные эффекты corticosteroids вызывают беспокойство у многих родителей, так что более 50% пациентов прекращают терапию [14]. Побочные эффекты включают избыточный вес, слегка более значительный риск с prednisone, чем с deflazacort, и катаракты, слегкка повышенный риск для deflazacort по сравнению с prednisone [13]. Кортикостероиды сегодня рекомендуются с 5 лет и выше. Остаются без ответа вопросы касательно кортикостероидов у детей, включая какие дозы следует давать и в конце концов, будет ли раннее лечение приводить к более продолжительному успеху [19]. Connolly et al. [20] завершили годичное испытание приема два раза в неделю corticosteroids у младенцев и юных мальчиков с DMD. Все мальчики сохраняли линейный рост по сравнению с контролем. 56% пациентов имели повышенный вес и рост более чем на 10%. В среднем грубая моторная функция достоверно улучшалась, при этом наиболее драматический эффект наблюдался у самых слабых мальчиков.
Exon skipping therapy
Мутации гена дистрофина, приводящие к крупным делециям экзонов, вызывают сдвиг рамки считывания в DMD. Терапия, связанная с пропуском экзонов, может пропускать один или несколько экзонов, восстанавливая рамку считывания и продуцируя укороченный, но частично функциональный белок. Для терапии с пропуском экзонов DMD используются антисмысловые олигонуклеотиды, чтобы целенаправленно воздействовать на предшественник мРНК дистрофина и пропускать специфические экзоны [21]. Несколько клинических испытаний с пропуском экзонов было проведено для DMD, включая экзон 51 (eteplirsen), экзон 53 (golodirsen) и экзон 54 (casimersen). Клиническое испытание с eteplirsen выявило более продолжительную способность передвигаться по сравнению с контролем того же возраста, определяемую по тесту 6-мин. ходьбы. Eteplirsen стал первым одобренным FDA молекулярным генетическим лечением DMD [4]. Около 13% из DMD популяции потенциально реагируют на пропуск экзона 51 [22, 23].
Bypassing stop codon for nonsense mutations
Приблизительно 13% мутаций DMD обусловлено преждевременными стоп кодонами при нонсенс мутациях, приводящими к отсутствию белка дистрофина [24]. Лекарства, которые делают возможным считывание рибосомами через преждевременный стоп-кодон может позволить продолжить трансляцию дистрофина и может дать нормальный белок дистрофина. PTC-124 (ataluren), разработанный PTC фармацевтической компанией, дал положительные результаты в фазе 2b клинического испытания в 2014. Специфически пациенты 5 или более лет, получавшие ataluren 40 mg/kg/day, достигали мишени в среднем с 30-m отличием при 6-min walk distance (6MWD) спустя 48 недель, при этом наиболее значительным отличием при более продвинутом снижении ходьбы. Лекарство в целом переносится хорошо, но исследование было недостаточным [25]. Завершение фазы 3 испытания с ходячими мальчиками в возрасте 7-16 не выявило достоверных отличий в тесте 6MWD [26]. Ataluren был условно одобрен EMA в 2014, с расширением лечения детей в возрасте 2-5 лет в 2018, в то время как продолжается изучение долговременных результатов (NCT03179631) [27].
Gene replacement therapy
Перенос генов обладает потенциальным преимуществом для всех пациентов с DMD, но его использование осложняется размером гена DMD (92.6 Mb), крупнейшим в геноме. По причинам безопасности, adeno-associated virus (AAV) является наиболее подходящим методом доставки гена. Однако, AAV является маленьким вирусом с ограниченной способностью к упаковке, требует чтобы DMD ген был миниатюризирован до micro-dystrophin. Различия в промоторах могут влиять на исход. В 2006, проведена первая проверка принципа в испытании in-human DMD генотерапии путем прямой инъекции гена в скелетную мышцу. Это исследование продемонстрировало, что экспрессия трансгена в делетированных экзонах гена дистрофина вызывает иммунную реакцию на вновь экспрессируемый белок (в основном чужеродный) [28]. По завершении исследований генотерапии с системой доставкой micro-dystrophin с использованием промотора MHCK7 привело к 60% экспрессии гена в скелетных мышцах мышей и к 100% в сердечной мышце, с редукцией фиброза [29]. Различные клинические испытания с micro-dystrophin в настоящее время продолжаются, включая фазу I/II испытания для оценки безопасности rAAVrh74. MHCK7.micro-dystrophin человека Mendell et al. [NCT03375164], и фазу I/II испытания для оценки безопасности и переносимости SGT-001 у подростков с DMD в University of Florida [NCT03368742]. Ранние сообщения об испытании NCT03375164 показало, что 4 мальчика, принимавшие rAAVrh74.MHCK7.micro-dystrophin обнаружили улучшение по всем функциональным параметрам, оцениваемым в этом испытании (North Star Ambulatory Assessment, time to rise, four-stair climb test, and 100-m timed test), без серьезных побочных эффектов [30].
Therapeutic progress in spinal muscular atrophy (SMA)
При всех формах SMA, имеются патогенетические би-аллельные мутации в гене SMN1, приводящие к потере повсеместного SMN белка [31]. SMN2 отличается от SMN1 только 5 нуклеотидами, в особенности переходом C-T в экзоне 7, приводя к низким уровням (приблизительно 10%) функционального полной длины SMN белка. Количество копий SMN2 регулирует тяжесть SMA фенотипа. Целью лечения SMA является увеличение количества полной длины SMN белка, которая может быть достигнута путем способствования включению экзона 7 в мРНК SMN2 или путем усиления функции гена SMN1 посредством ген замещающей терапии [32].
SMN2 splicing modulation
Nusinersen (Spinraza) это первое лечение SMA, одобренное FDA и EMA [5]. Все пациенты с SMA имеют , по крайней мере, две копии гена SMN2. Nusinersen является модифицированным 2'-O-methoxyethyl phosphorothioate ASO, который нацелен на SMN2 pre-mRNA и способствует включению экзона 7 в SMN белок. Довольно затруднительно nusinersen пересекать гематоэнцефалический барьер, поэтому необходимы повторные intrathecal инъекции. Совсем недавно проведено double-blinded phase 3 sham-controlled испытание nusinersen у младенцев с SMA, показавшее, что достоверно более высокий процент младенцев, получавших nusinersen имел motor-milestone реакцию и более высокую вероятность общего выживания без каких-либо отличий в побочных эффектов [33]. NURTURE исследование идет уже 30-мес., open-label, multinational, phase II клинического испытания у младенцев с пред-симтоматическими SMA в возрасте от 6 недель, чтобы определить действительно ли лечение nusinersen может предупредить или задержать развитие симптомов. Промежуточные данные, объявленные Biogen в марте 2018, показали. что все 25 участников живы и обнаруживают улучшение моторной функции по сравнению с естественной историей младенцев с SMA. Наиболее важно, что исследование субъектов стало вехой без поддержки [34]. Орально принимаемые биодоступные малые молекулы, которые специфически находят экзон 7 гена SMN2 и модулируют его сплайсинг, были оценены. Оральный прием преодолевает препятствия люмбальных пункций для повторных воздействий ASO. Более того, оральный прием позволяет целенаправлено воздействовать не только на ЦНС , но и на др. органы. Фаза 2 клинического испытания орального приема RG7916,исследуется на безопасность, переносимость и эффективность при SMA type 1 (NCT02913482) и SMA type 2/3 (NCT02908685) [32].
Gene replacement therapy
SMA обусловливается делецией гена SMN1. Доставка копии дикого типа этого гена в клетки с использованием AAV увеличивает экспрессию нормальной полной длины SMN белка. Базируясь на преклинических находках SMN белок восстанавливается в двигательных нейронах в ЦНС с помощью само-комплементарности (sc)AAV9, переносимой геном SMN (AVXS-101) [35, 36]. В фазе I/II клинического испытания AVXS-101, сегодня известного как Zolgensma, 15 детейй с SMA участвовали в исследовании по расширению дозы, получаемой в виде одного внутривенного вливания scAAV, несущего полную кДНК, кодирующую SMN. Воздействие увеличивало выживаемость и улучшало моторную функцию. В частности, все 15 пациентов с SMA1 (two copies of SMN), превзошли средний возраст выживания бел постоянной вентиляции, 10.5 мес. [37]. Кроме того, спустя два года после завершения, не отмечено регрессии ни у одного пациента и все получившие высокую дозу пациенты сидели, говорили и ели независимо; жвое ходили и 4 стояли [37, 38]. Дальнейшие клинические испытания безопасности и эффективности AVXS-101 продолжаются. В октябре 2018, AveXis, материнская компания AVXS-101 отправила в FDA запрос на разрешение использования внутривенного введения у детей с SMA type 1, в возрасте вплоть до 9 мес. Такое использование было принято как приоритетное в обзоре в декабре 2018, решение ожидается в мае 2019 [39].
Newborn screening for Duchenne muscular dystrophy and spinal muscular atrophy
Newborn Screening for DMD
В 2012, Mendell et al. сообщили о новом двух-ступенчатом подходе для тестирования при DMD NBS creatine kinase (CK) новорожденных в высушенных пятнах крови путем прямого анализа DMD генной мутации выборок высушенных пятен крови с повышенным CK. Этот метод предоставляет возможность идентифицировать DMD пациентов, используя CK маркер, без необходимости тестирования сыворотки на повторы, предыдущего метода, использовавшегося в скрининге новорожденных на DMD [1, 40]. Активные DMD NBS пилотные программы использовали этот метод. , Австралийская DMD пилотная программа предназначена для лучшей идентификации DMD на практике. Основными целями программы были: 1. определение осуществимости использования в Австралии высушенных пятен крови новорожденных для дополнительного тестирования на CK-MM как биомаркера DMD с рождения, и 2. убедиться, что уровень у новорожденных CK-MM 'нормальный' по сравнению с таковым у детей с DMD или DMD девочек носительниц, чтобы убедиться в отсутствии ложно отрицательных результатов. Программа исследования CK-MM в выборках детей в возрасте 24-96 ч, 6-7 дней и 6-12 недель. Программа была расширена на др. 2 года, чтобы оценить second-tier метод высушенных капель крови с помощью следующего поколения секвенирования [41].
В Китае в Hangzhou программа скрининга новорожденных активна с 2008 [42]. С 2015, Hangzhou, China было проверено 42862 новорожденных на DMD, с 11 подтвержденными диагнозами DMD к моменту этой публикации. Выборки доставлялись в течение 3-7 дней и лаб. определяла CK-MM с точностью 700 ng/mL. Тестировала оба пола и тем самым выявляли носительниц. По предложению министра здравоохранения Китая программа скрининга DMD распространена на всю страну [43]. Одной из целей этой программы, разработать унифицированный Китайский DMD регистр пациентов, чтобы отслеживать уход за ними и оценивать клинические исходы во времени [42, 44-47].
Newborn screening for SMA
Первое FDA-одобренное лечение SMA, nusinersen, было исследовано на младенцах ещё не обнаруживающих симптомы и было проведено по рекомендации US Federal Advisory Committee on Heritable Disorders in Newborns and Children (https://www.hrsa.gov/advisory-committees/heritable-disorders/index.html). Пилотный скрининг новорожденных на SMA был завершен в New York State, скрининг по штатам стартовал в октябре 2018 [48]. Целью пилотного исследования SMN1 проверить и оценить возможности SMA NBS. 2-дневные пятна крови отсылали в государственную NBS лаб. для оценки на 3-5 день. Если скрининг оказывался положительным, отсутствовал ген SMN1, то это регистрировалось в нейромышечном центре. Ребенка и семью обследовали в генетической консультации и определяли количество копий гена SMN2. Если это оказывалось подходящим для nusinersen, то начиналось лечение с 10-20 дней. К моменту публикации данной статьи был выявлен и начато лечение одного пациента с помощью nusinersen на 15 день. Пациент в возрасте 12 мес. не обнаруживал симптомов и обнаруживал нормальное развитие [49].
Новые одобренные FDA/EMA лечения DMD и SMA стали первыми генетическими терапиями. Долговременные последствия такого лечения ведутся, будет важно понять, как можно изменить естественный ход этих болезней. Ожидается, что генетическая терапия окажется наиболее эффективной, если приступать рано к лечению до появления первых симптомов. Проблемы с четкой диагностикой DMD и SMA подтверждают необходимость скрининга новорожденных для постановки раннего диагноза [50, 51]. В некоторых странах, таких как Китай, эти нарушения могут быть не диагностированы вплоть до поздней стадии болезни [52]. В США для SMA рекомендуется NBS. Использование NBS для DMD связано с проблемами, наиболее существенной является отсутствие лечения, известного своей эффективностью у младенцев, включая кортикостероиды. Имеется, однако, строгое подтверждение для DMD NBS на основе предыдущих пилотных NBS программ [53].
В США скрининг новорожденных в лаб. продолжает улучшать контакты специалистов в случае позитивного скрининга, но существует множество барьеров для новорожденных и их семей в получении адекватного ухода, включая трудности с транспортировкой в немногие нейромышечные центры пациентов в США, способных заботиться о пациентах. В случае SMA, разрешенное FDA- и EMA лечение требует повторных люмбарных пункций и в очень дорогих лекарств. Штат NY планирует посылать позитивных на SMA новорожденных прямо в нейромышечные клиники скорее, чем в генетические клиники. Лечение SMA в департамента здоровья шт NY находится в процессе сертификации таких клиник. В Китае DMD NBS продолжается; , однако, современные инструкции по уходу за DMD/SMA нуждаются в многопрофильном уходе, с координацией между врачами и с акцентом на психосоциальные нужды [44, 45, 46]. Это наталкивается на проблемы в Китае; , однако, первая многопрофильная клиника для DMD действует в Пекине, при этом многие горда следуют этому примеру [54]. Кроме того, возникают структурные, экономические и психо-социальные барьеры, затрудняющие новую терапию DMD/SMA в Китае. Структурно Китайская система госпиталей базируется на patient advocacy for care. Из-за огромного количества пациентов визиты врачей часто длятся только минуты [55]. Испытания с генотерапией требуют строгого надзора со стороны врачей, при строгом контроле между местами испытаний. Применение такой терапии в Китае нуждается в дальнейшем обсуждении о безопасности использования терапии в контексте мед. системы Китая, которая неадекватна для нейромышечных болезней [54]. Чтобы сделать новую терапию для средней китайской семьи приемлемой необходим приоритет. Наконец, with the arrival of new treatments, care must also be taken to address the psychosocial challenges of patients with progressive neuromuscular diseases in China, to include a stigma against disability and genetic disease, poor wheelchair accessibility in public places, and lack of supportive in-school infrastructure [56].
Conclusions
DMD/SMA are both progressive and fatal diseases. Current FDA-/EMA-approved treatments for DMD/SMA provide hope for altering progression of these diseases. Newborn screening for SMA has been recommended in the United States and pilot studies for DMD NBS are ongoing in China and Australia. As genetic treatments advance and NBS programs grow, established follow-up plans in multidisciplinary neuromuscular clinics will need to be identified. In China, young patients and their families are eager to see the new treatments made available. However, treatment availability and providing new clinical care models, which these treatments will require, represent the next step for patient management in China.
|