Technologie na bázi RNA v klinické praxi: od přebarvených petúnií k terapii vzácných a dosud jen obtížně léčitelných chorob u lidí

Kdy se začal psát příběh objevu, na němž je postavena technologie léků, jako je Onpattro nebo Givlaari společnosti Alnylam?

Úplný začátek se datuje zpět do roku 1990, kdy profesor Richard Jorgensen prováděl pokusy s barvou květů petunie. Chtěl získat květ se sytější fialovou barvou. Vyzkoušel přidání mRNA genu pro fialovou barvu do buněk, jenže výsledek byl překvapivě opačný – květy zbělely.

Jak složitá byla cesta od objevu učiněného na rostlinách k terapii vzácných chorob u lidí?

Přes pokusy na rostlinách se přešlo k výzkumu na Caenorhabditis elegans, to již měli v rukách Andrew Fire a Craig Mello. V roce 1998 publikovali práci, ve které popsali, že vložením mRNA pro jeden svalový protein vyvolají u těchto hlístic zvláštní pohyby tělem, jež jsou stejné jako u jedinců s absencí tohoto proteinu kvůli knockoutovanému genu. A tak byly na světě dva zásadní objevy, které vedly k poznání, že přidání dvojvláknové RNA (dsRNA) blokuje expresi daného proteinu. Jev byl nazván RNA interference. V roce 2006 za tuto práci Fire a Mello obdrželi Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství.

O tom, že se jedná o převratnou novinku, však odborná veřejnost nepochybovala ještě před udělením ceny. Na práci obou laureátů navázal odborný článek, který vyšel v prestižním časopisu Nature v roce 2001 a stal se jedním z nejcitovanějších v tomto periodiku vůbec. Sayda Elbashirová v něm popisuje existenci RNA interference také v savčích buňkách.

A jak do těchto vědeckých vod vplula společnost Alnylam?

Byla založena v roce 2002 a mezi zakladateli bylo hned několik laureátů Nobelových cen − jedním z nich byl také profesor Mello. Návaznost na precizní vědecký základ tak byla zaručena.

První lék však společnost uvedla na trh až v roce 2018, tedy 16 let po svém založení. Proč to trvalo tak dlouho?

Ano, v roce 2018 spatřil světlo světa patisiran (Onpattro), určený k léčbě transthyretinové amyloidózy. Princip RNA interference sice již byl znám, ale bylo potřeba vyřešit mnohem složitější otázky, zejména jak ochránit léčivo při průchodu organismem nebo jak jej dopravit do cílové buňky a buněčné struktury.

Víte, RNA interferenci jsme nevymysleli my lidé, je to evolučně velmi starý mechanismus, který se používá k obraně před RNA viry a také reguluje genovou expresi. Zásadní je tedy také pro udržení fyziologických funkcí uvnitř buněk. Našim úkolem bylo tento unikátní postup využít, aby cíleně sloužil v léčbě dalších chorob.

K patisiranu se poměrně brzy přidal další lék – givosiran. Stačilo tedy vytvořit postup transportu do buňky a nyní již budou další léky přibývat vysokou rychlostí?

Takto jednoduché to opravdu není. V tuto chvíli jsme schopni dopravit siRNA pouze do hepatocytů a pracujeme na způsobech doručení do jiných orgánů a tkání. Navíc i způsob transportu do cílových struktur se neustále zdokonaluje. V látkách, které se aktuálně testují, již používáme několikátou výzkumnou generaci transportní technologie, kdy každé vylepšení přináší významný benefit pro danou účinnou látku. Například konkrétní stavba lipidové vrstvy, která obaluje samotnou siRNA v případě patisiranu, má vliv na dávkování léku. V tom nastal výrazný posun, postupným vylepšováním lipidové vrstvy mohlo být dávkování sníženo třeba i stonásobně ve srovnání s prvními pokusy.

Mohl byste nám tedy povědět více o transportních systémech vašich léků?

Tato otázka je pro RNA interferenci naprosto klíčová. Molekuly siRNA jsou velké, hydrofilní a záporně nabité. Jsou rychle vylučovány ledvinami. Jejich stabilita je podstatně snížená kvůli všudypřítomným nukleázám. Všechny tyto vlastnosti vedly k zásadní otázce – jak siRNA udržet nepoškozené a funkční, než se dostanou do místa určení, tedy do buněčné cytoplazmy k cílové mRNA?

U prvního registrovaného léku – patisiranu – je siRNA zabalena do pláště z lipidových nanočástic, který do hepatocytu proniká endocytózou prostřednictvím receptoru pro LDL. Ve vzniklém endosomu dojde ke změně pH (z hodnoty 7 na 5), to spustí „přepólování“ povrchu váčku, který díky tomu splyne s endosomovou membránou a uvolní siRNA do cytoplazmy. Patisiran se podává intravenózně v pomalé infuzi v intervalu 1× za 3 týdny.

Všechny ostatní léky, které jsme vyvinuli po patisiranu, využívají technologii 2. generace. Jejich podání je díky tomu subkutánní, navíc s mnohem delšími intervaly, které u některých léků činí až půl roku!

V čem spočívají inovace u této druhé generace a jejich výhody?

Tyto látky jsou konjugáty GalNAc-siRNA, kdy je k 3‘ konci molekuly siRNA navázán N-acetylgalaktosamin. Vstup do hepatocytu je zajištěn přes receptory ASGPR, které jsou na jaterních buňkách vysoce exprimovány a mají rychlý obrat, celý proces internalizace trvá jen asi 15 minut. Odolnost proti nukleázám je v tomto případě zprostředkována chemickou modifikací siRNA.

Co se manipulace týká, největší výhodou oproti patisiranu je stabilita léku při pokojové teplotě, a to jak při transportu, tak také při skladování. Z klinického hlediska je to potom již zmiňované subkutánní podání a prodloužený časový interval podání.

Zmiňoval jste, že se Alnylam nyní zabývá i jinými cílovými tkáněmi než pouze játry. Mohl byste nastínit, kam dále cílíte?

Výzkumné strategie i I. fáze klinických studií se již zaměřují na poměrně širokou škálu nemocí, které mají původ v nejrůznějších částech těla. Kromě geneticky podmíněných nemocí se zaměřujeme rovněž na choroby metabolické a infekční. Intenzivně pracujeme na technologii vstupu léčiv do CNS, sklivce a plic.

Společnost Alnylam byla založena s vizí pomoci lidem, na jejichž nemoc do té doby neexistovala adekvátní terapie nebo u nich byly léčebné možnosti značně omezené. Mezi tyto nemoci patří většina geneticky podmíněných chorob. Na které další genetické nemoci kromě ATTR a AHP se zaměřujete?

Třetím lékem, jehož schválení očekáváme v nejbližší době, bude přípravek proti primární hyperoxalurii typu 1. Ve výzkumném programu je potom i řada dalších přípravků v indikacích jako například hemofilie či deficit alfa-1-antitrypsinu.  

Využití RNA interference se pro léčbu geneticky podmíněných chorob nabízí, neboť působením siRNA teoreticky dokážeme zabránit expresi jakéhokoliv genu prostřednictvím degradace jeho mRNA.

Mohli bychom se podívat trochu blíže na přesný mechanismus RNA interference?

Jakmile je synteticky připravená dvojvláknová siRNA dopravena do buňky, je rozpoznána takzvaným RISC (RNA-induced silencing complex), na který se naváže. Dojde k odstranění jednoho z vláken a druhé vlákno, které je komplementární k cílové mRNA, zůstane navázáno na komplexu. Komplex je takto připraven k vyhledávání cílových mRNA, jež sekvenčně specificky naváže a pomocí přítomného enzymu rozštěpí. Takto poškozená mRNA je následně interními mechanismy degradována. Celý proces je katalytický – původní syntetické vlákno mRNA zůstane navázáno na RISC, dochází k opakovanému vázání nových molekul mRNA a jejich následnému štěpení a degradaci. Jedno dodané vlákno tak zajistí degradací mnoha cílových molekul mRNA.

Když bychom shrnuli klíčová fakta o RNAi…

Rozhodující benefity jsou tři:

1. Jde o přírodní mechanismus.
2. Jde o katalytický mechanismus – dávka siRNA a frekvence dávkování je relativně nízká k dosažení vysokého účinku.
3. Cílem může být jakýkoliv gen a protein, respektive jeho mRNA, což nabízí široké spektrum léčebných možností.

Přesuňme se nyní od vědy k praktické stránce věci. Jak konkrétně mohou čeští pacienti profitovat z vědeckých úspěchů vaší společnosti?

Na českém trhu jsou dostupné léky patisiran (Onpattro, léčba hereditární ATTR amyloidózy) a givosiran (Givlaari, léčba akutní jaterní porfyrie). Patisiran je zatím schválen pro pacienty s polyneuropatií v 1. či 2. stadiu FAP. Rádi bychom jej v budoucnu nabídli také pacientům s kardiální formou nemoci. Za tímto účelem nyní probíhá studie APOLLO B, do které je vedle zemí z celého světa zapojena také Česká republika. Navazuje na studii APOLLO, jejíž příznivé výsledky umožnily registraci léku Onpattro k terapii polyneuropatické formy transthyretinové amyloidózy.

Vzhledem k tomu, že pro transthyretinovou amyloidózu nejsme endemickou oblastí, můžeme spekulovat, že za nízký počet diagnostikovaných pacientů může také nízké obecné povědomí o této nozologické jednotce. Chystá se Alnylam informovanost odborné veřejnosti nějak zvýšit?

Rádi bychom lékařům pomohli prostřednictvím nejrůznějších edukačních aktivit, webinářů a přednášek na odborných konferencích kvalitně se zorientovat v této problematice. Ke správné diagnostice patří kromě dostupnosti informací také možnosti testování, proto podporujeme rovněž zlepšení možností screeningového testování této nemoci u nás.

MUDr. Pavla Flodrová

MB-CZE-00001