Genová terapie – nová naděje v léčbě erektilní dysfunkce?

Overview

Současné terapeutické možnosti u poruch erekce – erektilní dysfunkce (ED) – jsou dostatečně efektivní, ale někdy selhávají a jsou spojeny s některými nežádoucími účinky. Jakkoli můžeme považovat léčbu inhibitory fosfodiesterázy 5 (iPDE5); (sildenafil, tadalafil a vardenafil) za revoluci v léčbě ED, je tato perorální terapie ne vždy „on demand“ dostatečně účinná, například u pacientů s komplikovanou ED (diabetici, pa­cienti po radikální prostatektomii). Jak se ukazuje na současných studiích, bylo by v těchto případech možno využít genové terapie. Zlepšení účinnosti terapie ED ale závisí na pochopení regulace tonu hladké svaloviny organizmu a na identifikaci odpovídajících molekulárních pochodů. Buněčné inženýrství a ge­nová terapie, která se zabývá vývojem tkání podobných tkáním penisu a léčbou poruch erekce, dnes pracuje zatím na úrovni studií na zvířatech. Budoucnost terapie poruch erekce tedy patrně tkví v aplikaci molekulárních technologií, např. genové terapie. Genová terapie může být potencionální vysoce efektivní a specifický léčebný prostředek pro „on demand“ změny intrakavernózního tlaku beze změn ostatních funkcí penisu. Vhodnost aplikace genové léčby v této indikaci je dána zvláště uložením penisu a snadnou dosažitelností, nízkými průtoky cévami penisu ve flacidním stavu a přítomností endotelu v prostorách lakun topořivých těles. Genová terapie se zaměřuje na velké množství procesů a bodů, které jsou zásadní pro erekci (např. oxid dusnatý/cGMP, RhoA/Rho-kináza, růstové faktory, iontové kanály, peptidy). Sdělení podává přehled o současné roli genové terapie v léčbě poruch erekce.

Klíčová slova:
genová terapie, erektilní dysfunkce

ÚVOD

Genová terapie (GT) je jedním z velmi významných a vědecky náročných výstupů molekulární biologie a genového inženýr­ství a právem patří k nejvíce diskutovaným terapeutickým postupům. I přesto, že se patrně nebude jednat o měsíce, kdy se prosadí v rutinní praxi, je třeba mít o podstatě a možnostech této léčby základní informace.

U velkého množství geneticky podmíněných chorob známe příčinu (mutaci konkrétního genu), ale nejsme schopni tuto příčinu vyléčit (jedná se tedy jen o symptomatickou léčbu). A právě zde je zásadní místo pro léčbu kauzální pomocí GT. Do GT zařazujeme všechny postupy, které jsou schopny využít přenosu funkč­ního genetického materiálu k léčebným účelům (ještě jednodušeji: do nemocného organizmu se vpraví genetická informace, podle které si organizmus sám vyrobí „lék“ - tím může být chybějící enzym, bílkovina, prostředek pro boj s nádorem, či dokonce již DNA-vakcína, na základě které si pacient vytvoří cizí bílkovinu a připraví svůj organizmus na atak choroboplodných zárodků). Tyto metody zažívají tak prudký vývoj, že se v rámci GT nejedná již jen o opravu geneticky vadných buněk, nýbrž o docílení změny funkce orgánu či reakti­vity organizmu nebo o potlačení nepříjemných symptomů nemoci, jako je třeba bolest [1].

Na počátku posledního desetiletí mi­nulého století, kdy se GT zrodila, se uva­žovalo o jejím využití při léčbě vroze­ných vad (převážně metabolických), poz­dě­ji se většina úsilí přesměrovala k one­moc­ně­ním získaným, mezi nimiž jed­no­značně převažují zhoubné nádory - v uro­logii se diskutuje například léčba nádorů ledvin či prostaty [2].

Z výše uvedeného by se zdálo, že GT je u erektilní dysfunkce (ED) málo opodstatněná a vědecké úsilí by mělo sílit na poli onkourologie. Zvl᚝ tehdy, máme-li tak účinné léky, jakými jsou inhibitory fosfodiesterázy 5 (iPDE5). Jakkoli můžeme pova­žo­vat léčbu pomocí iPDE5 (sildenafil, tadalafil a vardenafil) za revoluci v léčbě ED, ne vždy je tato perorální terapie „on demand“ dostatečně účinná, například u pacientů s komplikovanou ED (diabetici, pacienti po radikální prostatektomii, míšních traumatech, dialýzovaní pacienti atd) [3]. Genová terapie se může stát potenciálním vysoce efektivním a specifickým léčebným prostředkem pro „on demand“ změny intrakavernózního tlaku bez změn ostatních funkcí penisu a tak i řešením hrozící fibrózy topořivých těles u ED [4].

Samotné provedení GT, obecně po­psáno, zahrnuje:

1. Vytvoření genetické informace (metodami rekombinantní DNA), ta je určená pro transport do buněk.
2. Poté je třeba vybrat buňky, do kterých bude upravená genetická informace vnesena. Genová terapie se může provádět jak in vivo (kdy jsou cílové buňky po celou dobu součástí organizmu), tak in vitro (kdy jsou cílové buňky z těla organizmu nejprve odebrány a po provedení genové terapie opět vráceny na své místo v organizmu).
3. Je nutné vybrat vhodný vektor (nosič), který bude použit pro vpravení gene­tické informace do cílových buněk. V současnosti se nejvíce využívá viro­vých vektorů (jde zejména o adenoviry a retroviry, které mají schopnost přenést svou genetickou informaci do genomu hostitelské buňky). Do virových kapsid je zabudována terapeutická genetická informace (vlastní virová genetická informace je tedy odstraněna) a virové vektory jsou aplikovány.

Celý mechanizmus genové terapie shrnuje schéma.

VEKTORY POUŽÍVANÉ PŘI GENETICKÉ TERAPII

Jak bylo uvedeno výše, pro přenos požadované genetické informace do cílových buněk jsou užívány tzv. vektory. Mezi virové vektory - ty jsou využívány s velmi dobrým efektem na přenos cílové informace patří zejména retroviry a ade­noviry [5]. Genetický materiál v retrovirech je v podobě molekul RNA. Proces produkce DNA z molekuly RNA se nazývá reverzní transkripce. U adenovirů je gene­tická informace nesena v dvojšroubovici DNA. Většinou způsobují respirační, střevní a oční infekce. Genetický materiál není inkorporován do genetického mate­riálu hostitelské buňky [6]. Z rodiny parvovirů pocházejí viry sloužící jako virové vektory, které přenášejí genetickou informaci v jednošroubovici DNA, jsou to tzv. adeno-asociované viry. Tyto viry přenášejí u pacientů specificky genetickou informaci na chromozom 19 s menší imunitní a lepší terapeutickou odpovědí [7].

Zástupci nonvirových vektorů jsou nahá DNA (naked DNA) a lipozomální struktury. Nahá DNA je základní kyselina zbavená tzv. histonů (skupina bazických bílkovin v jádře eukaryotních buněk, kde vytvářejí reversibilní komplexy s DNA. Rozlišuje se 5 typů histonů: H1, H2A, H2B, H3 a H4, histony H2A, H2B, H3 a H4 tvoří vždy ve 2 kopiích oktamery, kolem nichž se obtáčí dvojšroubovicová DNA; tento útvar se nazývá nukleozom) [8]. DNA, která má být inkorporována do buněk musí být chráněna před poškozením a vstup do buňky by měl být jistým způsobem také usnadněn. To umožňují nové systémy, které se nazývají lipoplexy nebo polyplexy [9]. Jsou to struktury, které obsahují jak DNA, tak lipidy, které ji chrání. Tvoří komplexy podobné micelám nebo lipozomům.

Výhody a nevýhody jednotlivých vektorových druhů shrnuje tab.

GENOVÁ TERAPIE A NOS

Modulace syntézy oxidu dusnatého (NO), hlavního mediátoru erekce, se jeví jako velmi nadějná metoda v rámci genové te­rapie ED (diagram). Syntéza NO je katalyzována enzymem NO-syntázou (nitric oxide synthase). Pomocí elevace hladin cGMP (cyklický guanosin monofosfát) a aktivace kinázy G dochází k redukci intracelulární hladiny vápníku a inhibici kavernózní kontrakce. V experimentech na zvířatech bylo prokázáno, že hladiny NOS jsou výrazně redukovány u diabetiků a pacientů vyššího věku. Zdá se tedy, že tímto směrem – zvy­šováním hladin NOS – by se mohla ubí­rat genová terapie u ED [10].

Existují 3 izoformy NOS. Ty jsou po­jme­novány podle tkání, v nichž byl daný typ enzymu poprvé identifikován. Neuronová NOS (nNOS) byla nejdříve izolována z neuronů. Z endotelové výstelky cév se podařilo izolovat endotelovou izoformu (eNOS). Další izoforma NOS byla odhalena v širo­kém spektru buněk imunitního systému. Produkuje NO po stimulaci cílových buněk cytokiny a označuje se proto jako indukovatelná (iNOS). Indukovatelná izoforma je na rozdíl od zbývajících 2 izoforem NOS schopna produkovat značná množství NO a její exprese v buňkách imunitního systému z ní činila logicky hlavního podezřelého v případě nadprodukce NO při anafylaktickém šoku. Všechny 3 formy jsou v expe­rimentu používány jako možné modulátory erektilní odpovědi, penis je totiž, ve své podstatě, modifikovanou vaskulární tkání. Proto nepřekvapí, že se po počátečních stadiích výzkumu genové terapie na ostatních vaskularizovaných tkáních pozornost zaměřila právě na penis. V případě eNOS se výzkum soustředil na ovlivnění kontrakce cév, a to zvláště in vitro. Pozitivní efekt eNOS genového transferu, nadějný pro možné využití v praxi, se prokázal v corpus cavernosum (kde byla částečně obnovena syntéza NO a erektilní funkce) u krys s streptozotocinem indukovaným diabetem [11]. Stejný efekt byl pozorován i u orgánů krys, kde byl simulován zvýšený věk. Obdobný efekt byl pozorován u star­ších krys, kde byla použita v konkomitantní terapii eNOS transfekce a aplikace iPDE5 [12]. Vždy byly použity adenovirové vektory. Garban et al byli první, kteří demonstrovali pozitivní vliv iNOS na léčbu ED průkazem zvýšení intrakavernózního tlaku - ICP (stimulací kavernózního nervu) po intrakorporální injekci iNOS cDNA (cDNA = deoxyribonukleová kyselina získa­ná umělým přepisem z mRNA, neobsahuje introny). Stejně tak bylo prokázáno, že iNOS cDNA by mohla mít pozitivní antifibrotický efekt na jizevnaté změny v plaku u M. Peyronie [13].

Varianta nNOS izoformy, která se jmenuje PnNOS (penilní NOS), se vyskytuje v penisu člověka a také v penilní tkáni potkanů. Jedná se o formu nNOS odlišnou od té, která se vyskytuje v centrálním nervovém systému [14]. Jak se ukázalo v mnoha pozorováních na potkanech, souvisí ED se sníženou aktivitou NOS. V rámci chronických onemocnění byla snížena tato aktivita na podkladě úbytku nNOS, narozdíl od eNOS, jejíž hladina zůstává konstantní [15]. Proto se nNOS jeví jako vhodný kandidát pro použití v rámci ge­nové terapie u ED, a to zvláště PnNOS, pro svou tkáňovou specificitu. To ostatně potvrdili Magee et al, když genovou terapií (pomocí PnNOS a helper-dependentního adenoviru) zlepšili aging-related ED již po 18 dnech.

GENOVÁ TERAPIE A HUMÁNNÍ KALCIUM – SENZITIVNÍ SUBTYPY DRASLÍKOVÝCH KANÁLŮ

Draslíkové kanály jsou modulátory tonu lidské hladké svaloviny, a to díky schopnosti měnit membránový potenciál, transmembránový tok kalciových iontů a také koncentraci intracelulárních volných kal­cio­vých iontů. Kalcium senzitivní, maxi-K kanál je jedním z předních kanálů zastou­pených v hladkosvalových buňkách. Draslíkový kanál je kódován hSlo cDNA genem [16]. Intrakavernózní aplikací injekce nahé hSlo cDNA u potkanů došlo k zachování erektilní funkce. Odpověï byla měřena pomocí změn intrakaver­nóz­ního tlaku po elektrické stimulaci [17]. Obdobně byl tento vliv prokázán u diabe­tických potkanů. Genový transfer upravil jejich erektilní funkci in vivo [18]. V sou­čas­nosti probíhá klinické zkoušení genové terapie s maxi-K kanály i u lidí. Jedná se o fázi 1, s intrakavernózním podáním, bez vedlejších účinků [19,20].

GENOVÁ TERAPIE A VASKULÁRNÍ ENDOTELIÁLNÍ RŮSTOVÝ FAKTOR (VEGF) A OSTATNÍ MOLEKULÁRNÍ OBJEKTY

ED je často spojena s poruchami průtoku krve penisem. V experimentu bylo proká­záno, že terapie pomocí VEGF u zvířat či lidí s periferním arteriálním postižením vedla ke zvýšení prokrvení tkání [21]. V korporální tkáni potkanů i lidí byly pro­kázány 4 izoformy VEGF [22]. Identifikace relevantní humánní izoformy VEGF umož­ňuje genovou manipulaci VEGF v penisu u pacientů s ED. Studie byly zaměřeny na intrakavernózní podání VEGF proteinu nebo VEGF genu jako terapie, která zachovává erektilní funkci u pacientů s hyperlipidemií [23].

Vazoaktivní intestinální polypeptid (VIP) a kalcitonin gene-related peptid (CGRP) jsou neurotransmitery, které se nacházejí v kavernózních tělesech. Do­stup­né práce dokazují, že se oba mediátory účastní relaxace kavernózních těles a jsou možnými nadějnými prostředky v genové léčbě ED [24,25]. Navíc, např. VIP cDNA je jednoduše aplikovatelná do kavernózních těles.

Dalším možným ovlivněním poruch erekce u diabetiků a erektilní dysfunkce spojené s věkem se jeví suprese eNOS pomocí RhoA/Rho kinázy [26,27].

ZÁVĚR

Přes všechno výše uvedené a relativně velké množství experimentálních prací je genová terapie ED stále v začátcích. Nejdůležitejším faktem zůstává, že intra­ka­vernózní injekce a intracelulární vpra­vení nahé DNA vede k expresi funkčních proteinů [18]. Složitou otázkou bude i nadále řešení technických a etických otázek spojených s GT. Půjde o nalezení bezpečných, specifických a dostatečně dlouho trvajících léčebných „on demand“ postupů pro ovlivnění intrakavernózního tlaku a erektilní funkce.

MUDr. Libor Zámečník, FEBU

Urologická klinika 1. LF UK a VFN

Ke Karlovu 6, 128 00 Praha 2

e-mail: libor.zamecnik@lf1.cuni.cz