#BiotechWeek2020. Produse biofarmaceutice de nouă generație: terapiile bazate pe acizi nucleici, anticorpii bispecifici, conjugatele anticorp-medicament
Pentru fiecare 5.000 – 10.000 de molecule care intră în cercetarea medicală, doar 5% ajung în studii clinice și doar 1% primește aprobare. Durează 10-15 ani pentru ca un nou medicament să completeze traseul de la descoperirea inițială a compusului până la comercializare. În prezent, principalele clase de medicamente aprobate de FDA includ molecule mici și terapiile bazate pe proteine, cum sunt anticorpii monoclonali. Moleculele mici funcționează prin inactivarea unor proteine țintă, prin legare competitivă. Totuși, compușii care prezintă aceste zone de legare reprezintă doar 2-5% din regiunile codante de la nivelul genomului.
Chiar dacă multe dintre cauzele bolilor umane încep să fie elucidate, țintele terapeutice pot fi modeste. Majoritatea proteinelor codificate în genomul uman nu pot fi țintite din punct de vedere terapeutic. Cu toate acestea, noi tipuri de terapii care intră pe piață au potențialul de a trata mai multe tipuri de boli. Acestea includ terapii bazate pe acizi nucleici, noi tipuri de imunoterapii precum anticorpii bispecifici sau conjugatele anticorp-medicament.
Peste 7.000 de medicamente sunt în dezvoltare în prezent, iar aproape jumătate dintre moleculele aprobate de Food and Drug Administration în ultimii doi ani sunt medicamente personalizate. 5 dintre cele 12 tratamente personalizate aprobate de FDA în 2019 se adresează cauzei unor boli care anterior nu aveau decât tratamente simptomatice, precum distrofia musculară Duchenne, porfiria hepatică acută, fibroza chistică, anemia falciformă, atrofia musculară spinală.
Terapii bazate pe acizi nucleici
Proteomica, studierea structurii și funcției produșilor codificați de gene – proteinele – a reprezentat până acum cel mai accesibil domeniu al științelor omice. În ultimele decenii, descoperirile în domeniul genomicii și științelor conexe au condus și la schimbări majore în identificarea de ținte terapeutice. ADN și ARN sunt polimeri liniari alcătuiți din 4 unități de bază. Cu toate acestea, sunt implicați în cele mai importante funcții ale celulei.
ADN-ARN-proteine
Informația genetică este codificată în secvența ADN, iar transcripția reprezintă primul pas prin care se realizează expresia ei. Conform dogmei centrale în biologia moleculară, din ADN se obține ARN, iar ARN-ul poartă mesajul necesar producției de proteine. Analiza transcriptelor ARN permite o evaluare profundă a mecanismelor implicate în patologie și oferă date pe care secvențierea ADN nu le poate surprinde. Spre deosebire de genom, care cuprinde setul fix de gene, transcriptomul (totalitatea moleculelor ARN) variază în funcție de mai mulți factori.
Decodarea genomului uman a condus la identificarea de noi căi moleculare. Două tipuri de ARN necodant – micro ARN și ARN mic interferent – nu erau considerate a avea funcții importante, însă acum fac parte din strategii terapeutice deja aprobate în practică. De asemenea, s-a descoperit faptul că anumite molecule ARN pot funcționa ca enzime. Un alt pas important a fost îmbunătățirea modului în care se administrează terapiile bazate pe acizi nucleici. Niciunul dintre aceste progrese nu ar fi fost posibil fără instrumentele oferite de biotehnologie.
Exonii, regiunile care codifică proteine, reprezintă 1-2% din totalul genomului uman. Restul de 98-99% este necondant, sunt introni sau ADN intergenic. Din aceaste regiuni necondante se obțin molecule de ARN care au alte funcții puțin explorate farmacologic încă. Progresele în înțelegerea transcriptomului au condus la o serie de noi tehnologii care țintesc mecanisme implicate în patologia umană: oligonucleotide antisens, aptameri, ARN mic de interferență, micro-ARN, ARNm sintetic etc. Aceste tipuri de terapii se adresează unor ținte care nu pot fi influențate prin medicamente convenționale (molecule mici și proteine).
Deși există mai multe tipuri de terapii bazate pe acizi nucleici, acestea pornesc de la un mecanism comun – recunoașterea secvențelor specifice din cadrul moleculelor de acizi nucleici pe baza complementarității bazelor (Watson – Crick).
- Terapii bazate pe molecule de tip ADN – terapiile genice, aptamerii ADN și oligonucleotidele antisens;
- Terapiile de tip ARN includ ARN mic interferent, micro ARN, ribozime, ARN circular etc.
Principiul de bază în terapiile bazate pe acizi nucleici este inhibarea expresiei genelor de la nivel ADN sau ARN, blocând producția unei proteine anormale relevante pentru o anumită patologie.
În prezent, sunt peste 100 de agenți terapeutici de tip ARN în dezvoltare.
- Oligonucleotide antisens
Terapiile bazate pe oligonucleotide antisens (ASO – antisense oligonuclotides) folosesc molecule de ARN care pot modifica expresia genică prin mai multe mecanisme.
Aceste molecule sunt secvențe nucleotidice sintetice, similare ARN-ului mesager. Pot bloca funcția unor gene de interes din genomul uman și sunt explorate în prezent, mai ales pentru tratamentul bolilor infecțioase, bolilor genetice și în oncologie. Oligonucleotidele antisens se leagă de ARN-ul mesager și blochează translația proteinelor, inhibând expresia genică.
Aceste terapii au influențat semnificativ managementul unor boli neurologice precum distrofia musculară Duchenne și atrofia musculară spinală, pentru care nu existau tratamente eficiente modificatoare de boală.
Una dintre strategiile în care sunt implicate ASO se numește exon skipping. Aceasta reprezintă o tehnologie prin care ASO modifică expresia genică prin excluderea anumitor exoni din ARN-ul mesager. Spinraza (nusinersen) a fost prima terapie modificatoare de boală aprobată în 2016 de FDA pentru atrofia musculară spinală.
Tehnica exon skipping permite obținerea unei proteine mai scurte, dar funcționale. Golodirsen este un nucleotid antisens care se leagă de exonul 53 de la nivelul ARN-ului mesager care corespunde distrofinei, ceea ce determină excluderea acestui exon în timpul procesării mesajului din ARN în proteine. Golodirsen, prima terapie țintită indicată pacienților cu distrofie Duchenne care prezintă o mutație în gena distrofinei, la nivelul exonului 53, ce poate fi adresată prin tehnica exon skipping. Aceasta aprobare ar fi indicată pentru aproximativ 8% dintre pacienții cu distrofie Duchenne.
- Interferența ARN
Premiul Nobel pentru Medicină sau Fiziologie a fost acordat în 2006 pentru descoperirea mecanismelor de interferență ARN, iar prima terapie a fost aprobată abia în 2018 (patisiran, pentru o formă de amiloidoză). Interferența ARN este un mecanism prin care este controlată expresia genelelor și este implicată în aproape toate procesele celulare, precum și în patologie – de la infecții virale până la transformarea neoplazică.
Două tipuri de acid ribonucleic (ARN) – microRNA și small interfering RNA – joacă un rol central în procesul de interferență ARN. Aceste molecule mici de ARN se pot lega de ARN-ul mesager, care conține gene ce urmează a fi traduse în proteine. Efectul este blocarea producției de proteine, mecanism numit și “gene silencing”.
Tehnologia ARN interferent a demonstrat deja aplicații importante în prevenția primară și secundară a bolilor cardiovasculare.
De exemplu, inclisiran blochează producția enzimei PCSK9, care este implicată în reglarea nivelului de colesterol. Acesta reprezintă o moleculă de ARN mic interferent care este conjugată cu o structură care permite legarea de receptori specifici de la nivel hepatic, astfel încât inclisiran poate fi preluat de hepatocite.
Într-un studiu de fază II, o singură injecție subcutanată a determinat o reducere de 50% a valorilor LDL-C după doar 6 luni de la prima doză. Unul dintre avantajele față de anticorpii care țintesc PCSK9 este frecvența administrării. Între 12 și 26 de injecții pe an sunt necesare pentru administrarea anticorpilor monoclonali. O altă diferență este mecanismul de acțiune – anticorpii acționează la nivel plasmatic, iar inclisiran ajunge intracelular.
Anticorpii bispecifici
Una dintre cele mai cunoscute abordări în imuno-oncologie este utilizarea anticorpilor monoclonali, proteine care se adresează mecanismelor ce permit celulelor imune să recunoască și să distrugă celulele transformate malign. Anticorpii monoclonali se pot lega de ținte specifice numite antigene – molecule care sunt mai numeroase pe suprafața celulelor canceroase decât pe suprafața celulelor normale. Prin legare de o anumită țintă apar diferite efecte folosite în scop terapeutic – distrugerea directă a celulei tumorale, marcarea ei pentru distrugere, blocarea creșterii celulare.
În ciuda eficacității demonstrate, anticorpii monoclonali nu funcționează întotdeauna în monoterapie. Limitările țin de activarea unor căi moleculare alternative, modificările micromediului tumoral, exprimarea slabă a unor antigene de suprafață și alte mecanisme. În acest context, au apărut noi strategii, care să se adreseze unor ținte moleculare complexe implicate în carcinogeneză.
Acum 30 de ani însă, a apărut ideea de a dezvolta anticorpi care să funcționeze ca o punte – să aducă celula imună și celula tumorală în contact.
Anticorpii bispecifici sunt proteine artificiale care se pot lega simultan de două antigene. BiTE (Bispecific T cell Engager) reprezintă o clasă de anticorpi bispecifici care permit apropierea dintre o celulă T și o celulă tumorală.
Tehnologia BiTE scanează organismul și recrutează limfocitele T ale pacientului să recunoască și să atace celulele tumorale. Blinatumomab este prima moleculă BiTE și primul anticorp cu specificitate pentru CD19 aprobat de FDA. În 2014, blinatumomab a fost aprobat în Statele Unite ale Americii pentru tratamentului leucemiei acute limfoblastice (LAL).
- Conjugatele anticorp-medicament
Terapiile de tip ADC (antibody-drug conjungates) sunt tratamente țintite care combină caracteristicile anticorpilor monoclonali de a se lega cu specificitate de antigene de suprafața de la nivelul celulelor tumorale cu agenți citotoxici. Acestea ajung la nivel tumoral, unde eliberează agentul citotoxic, care este de 10.000 mai puternic decât chimioterapia standard, însă efectele asupra țesutului sănătos sunt minime. Există deja 7 terapii pe piață, iar ADC devin o clasă importantă în hematologie și oncologie.
Din 2000 în 2018, doar 5 terapii au fost aprobate. Unul dintre acestea, aprobat în 2013 pentru cancerul de sân, a demonstrat că poate crește supraviețuirea fără progresie a bolii pentru anumite categorii de pacienți, comparativ cu tratamentul standard reprezentat de trastuzumab. De-a lungul timpului dezvoltarea ADC s-a îmbunătățit, iar noile generații pot inclusiv să distrugă celulele canceroase învecinate, care ar fi scăpat de sub detecție. În 2019, FDA a aprobat 3 terapii de tip ADC și se așteaptă ca numărul să crească în următorii ani.
Citește și:
- #ASH19. Mosunetuzumab, un anticorp bispecific, determină răspunsuri susținute în limfomul non-Hodgkin, chiar și la pacienții care nu au răspuns la terapia CAR-T
- ASH19. Terapia CAR-T anti-BCMA determină rate crescute de răspuns în mielomul multiplu refractar sau recidivant
-
Sacituzumab govitecan, aprobat de FDA pentru tratamentul cancerului de sân triplu negativ metastatic