Tim profesora Štagljara o novom otkriću

14.02.2022.

19:35

Autor: A.A.G./HRT

Igor Štagljar

Igor Štagljar

Foto: Izvor: / John McGraw

Cistična fibroza rijetka je i nasljedna bolest koja pogađa oko 80.000 ljudi u svijetu. U Hrvatskoj od cistične fibroze boluje oko 150 osoba. Bolest je to za koju donedavno nije bilo lijeka, nema izlječenja, progresivna je, zahvaća gotovo sve organe u tijelu, uvelike utječe na kvalitetu življenja, ali i na bitno skraćivanje životnog vijeka. Ipak, za razliku od prošlosti kad su oboljeli od cistične fibroze umirali već u dječjoj dobi, današnja znanost ima arsenal postupaka i lijekova kojima se uspijeva kontrolirati progresija bolesti i produljuje životni vijek. Upravo ovo tema je istraživanja tima prof. Igora Štagljara iz Kanade i prigoda da odgovori za HRT-ov portal na nekoliko pitanja.

Nekoliko riječi o cističnoj fibrozi – kako se manifestira, koga i zašto pogađa, kako se dijagnosticira? Koji je uzrok?

Cistična fibroza (CF) je rijetka, progresivna, za život opasna bolest koja pogađa više od 80.000 ljudi diljem svijeta (30.000 u SAD-u, oko 4.600 u Kanadi i 150 osoba u Hrvatskoj). Riječ je o najčešćoj genetičkoj bolesti kod bijele rase. CF se javlja s učestalošću 1 prema 3000 rođenih, a otprilike jedna od 25 osoba bijele rase nosi mutiranu verziju gena odgovornog za CF. Nositelji nemaju cističnu fibrozu, niti pokazuju ikoji od simptoma bolesti. Kada roditelji koji su nositelji CF dobiju dijete, postoji vjerojatnost od 25 % da će se dijete roditi s CF. Zatim postoji i 50 % vjerojatnosti da će dijete biti samo nositelj CF i 25 % da dijete neće biti nositelj niti imati CF. Zbog toga genetičari definiraju CF kao autosomalno recesivnu genetičku bolest.

CF je uzrokovan neispravnim ili, u nekim slučajevima, odsutnim proteinom koji je rezultat mutacija u CFTR genu. Kao što sam već spomenuo, djeca moraju naslijediti dva defektna CFTR gena, po jedan od svakog roditelja, da bi imala CF. Iako postoji nešto više od 2000 poznatih mutacija CFTR gena koje mogu uzrokovati CF, 90% pacijenata s CF nosi mutaciju F508del. Sve mutacije u CFTR genu mogu se odrediti genetskim testom, a dovode do CF stvaranjem neispravnih i/ili premalo CFTR proteina na površini stanice. Neispravna funkcija i/ili odsutnost CFTR proteina rezultira lošim protokom soli i vode u stanice i iz stanica u brojnim organima. To za posljedicu ima stvaranje guste sluzi koja se nakuplja u svim organima koji sadržavaju žlijezde s vanjskim izlučivanjem: plućima, probavnom traktu i drugim dijelovima tijela. To dovodi do teških respiratornih i probavnih problema, kao i do drugih komplikacija kao što su bakterijske infekcije i dijabetes.

Osobe oboljele od CF mogu razviti različite kliničke slike i tijek bolesti. Najčešći simptomi CF su ponavljajuće plućne infekcije, svakodnevni kašalj kojim oboljeli izbacuju sluz koja se nakuplja u plućima, nepotpuna probava hrane praćena obilnim masnim stolicama, nadutost te slabije napredovanje na tjelesnoj težini unatoč dobrom apetitu. Nadalje, u ranoj životnoj dobi pacijenti oboljeli od CF podložni su opetovanim kroničnim bakterijskim plućnim infekcijama koje je potrebno liječiti antibioticima.

Koliko se već dugo bavite istraživanjima u tom području? Ovaj rad je rezultat kojeg istraživanja – molim vas da ga malo detaljnije opišete. Jeste li već imali neka važna otkrića u tom području?

CF je prva genetička bolest koju smo moji suradnici iz laboratorija i ja počeli istraživati još u mom laboratoriju na Sveučilištu u Zurichu, te smo nastavili proučavati molekularne osnove te bolesti nakon mog dolaska u Torontu 2005. godine.

Istraživanja koja smo danas (14/02/2022) objavili u eminentnom znanstvenom časopisu Molecular Systems Biology plod su 8-godišnjeg rada u kojem su osim 11 suradnika iz mog laboratorija bili uključeni i “kliničari” (liječnici) iz Hospital for Sick Children ovdje u Torontu, kao i suradnici iz portugalskog Centra za istraživanje CF iz Lisabona. Oni su nam pomogli da rezultate naših istraživanja potvrdimo direktno u stanicama i umjetnim organima (tzv. "organoida") iz CF pacijenata.

U proteklih 16 godina već smo objavili nekoliko važnih radova iz tog područja i to u vodećim svjetskim znanstvenim časopisima kao sto su Molecular Cell (2007.) i Nature Chemical Biology (2013.).

Kako se liječi CF?

Cistična fibroza se liječi od trenutka postavljene dijagnoze i traje cijeli život.

Liječenje CF je vrlo izazovno kako za bolesnike tako i za njihove liječnike – naime, oboljeli od CF dnevno utroše više od tri sata na redovitu, kroničnu terapiju koju uzimaju, a moraju je uzimati 365 dana u svakoj godini svog života. Zbog toga oboljeli svakodnevno ustaju rano ujutro te se ubrzo nakon toga moraju svakodnevno inhalirati slanim otopinama za rastvaranje guste sluzi, a fizikalnim terapijama i vježbama potiču iskašljavanje nakupljene sluzi. Prije obroka pacijenti moraju uzimaju enzime gušterače koji im pomažu u razgradnji masti i proteina iz hrane. Za oboljele je iznimno bitno uzimanje vitamina A, D, E i K koji su topivi u mastima. Preporuka je također da se oboljeli što više bave sportskim aktivnostima, a njihova prehrana bi trebala biti visokokalorična kako ne bi gubili na težini.

CF terapija je donedavno podrazumijevala samo ublažavanje simptoma ove bolesti primjenom antibiotika, mukolitika, vitaminskih dodataka ishrani i enzima gušterače. Iako takva “simptomska terapija” znatno poboljšava kvalitetu života osoba s CF-om, ovakav pristup ipak ne djeluje na sam uzrok bolesti - CFTR gen ili protein.

Unatrag 15 godina istraživanja u području novih terapija za CF bila su usmjerena u najvećoj mjeri na pronalazak lijekova koji bi omogućili pravilno funkcioniranje defektnog CFTR proteina. Revolucija u liječenju CF dogodila se prije točno 10 godina kada je 2012. godine američka farmaceutska kompanija Vertex Pharmaceuticals iz Bostona razvila prvi precizni lijek za CF pod imenom Ivacaftor (Kalydeco) koji je omogućio da pacijenti s posebnom mutacijom u CFTR genu (G551D), koju ima tek 4 - 5% svih CF pacijenata, imaju znatno poboljšan transport soli i vode u njihovim stanicama. Iako se Ivacaftor (Kalydeco) lijek može primijeniti kod vrlo malog broja CF pacijenata, ovo dostignuće je označilo pravu prekretnicu u CF terapiji, od isključivo simptomske prema liječenju uzroka ove genetičke bolesti.

No prava revolucija u liječenju CF dogodila se prije 3 godine kada je Vertex Pharmaceuticals razvio kombinatornu terapiju pod imenom Trikafta, a koja se sastoji od 3 različita lijeka: elexacaftor, tezacaftor i ivacaftor. Tezakaftor i ekselakaftor djeluju kao “korektori”, a Ivakaftor kao “potencijator” funkcije defektnog CFTR proteina.

Dotična tri lijeka koja čine Trikaftu povećavaju broj molekula CFTR proteina na površini stanica i poboljšavaju njihovu provodljivost za ione klora, zahvaljujući čemu je sekret koji se stvara (na primjeru pluća) manje gust i može se iskašljati, rjeđe su infekcije i upale pluća, funkcija pluća biva puno duže očuvana, a to rezultira poboljšavanjem kvalitete života i produljenjem života CF pacijenata. Trikaftu je u listopadu 2019. odobrila FDA u SAD-u, a u kolovozu 2020. i EMA (Europska agencija za lijekove) pod nazivom Kaftrio, za liječenje CF pacijenata s najčešćom F508del mutacijom koju, kao što sam već spomenuo, ima 90% CF pacijenata. Trikafta (Kaftrio) je nedavno (15/10 2021.) odobren i od HZZO za upotrebu u HR. Uzimanje Trikafte (Kaftria) već nakon mjesec dana pospješuje funkciju prijenosa soli (kloridnih iona) u CF pacijentima s F508 del mutacijom za 14%, sto je dovoljno za skoro pa normalnu funkciju promijenjenog CFTR F508del proteina. Zbog toga razvoj Trikafte definitivno predstavlja pravu prekretnicu u liječenju CF jer taj lijek omogućava oboljelima od CF normalan život u kojem čak mogu osnovati obitelj, a također biti i društveno korisni pojedinci.


Dakle, da sumiram, i Ivacaftor i Trikafta korigiraju promijenjeni CFTR protein (ovisno o mutaciji – Ivacaftor za CFTR G551D mutaciju; Trikafta za CFTR F508del) te tako djeluju kao “molekularni popravljači” inače smrtonosnih mutacija u CFTR genu – radi se o izvrsnom primjeru razvoja preciznih lijekova i njihove upotrebe u liječenju najčešće bolesti kod bijele rase.

Prema procjenama stručnjaka, terapija s Trikaftom će do 2030. godine smanjiti broj CF pacijenata koji imaju plućni oblik CF-a za 60%, te također smanjiti smrtnost od CF za gotovo 20%. Ovaj lijek je HZZO odobrio u listopadu 2021. Premda je terapija iznimno skupa i godišnje po pacijentu stoji oko 250 000 dolara.

Konkretno, ova studija analizira kako i zašto pacijenti reagiraju na terapiju. Zašto je to postavljeno kao važno pitanje?

Kod pacijenata koji boluju od CF zabilježene su dvije, slobodno mogu reći, “misterije”. Prva je, s obzirom na to da je CF monogenetska bolest (greška u jednom jedinom genu – CFTR - uzrokuje CF), očekivali bismo da bolesnici s istom mutacijom imaju slični oblik bolesti. Međutim, to nije točno i zato sve osobe s najčešćom mutacijom F508del nemaju isti niti predvidivi tijek bolesti. Drugim riječima, izražena je jaka varijabilnost bolesti između različitih osoba nositelja iste mutacije u CFTR genu. Također je izražena šarolikost i promjenljivost simptoma bolesti u pojedinca: kod nekih CF pacijenata prevladavaju probavni simptomi, kod nekih plućni simptomi, a kod nekih je najveći problem neka komplikacija bolesti koja nije izravno vezana za mutaciju u CFTR genu. Druga je misterija da pacijenti s istom mutacijom ne odgovaraju jednako dobro na terapiju s gore navedenim preciznim lijekovima Ivacaftorom I Trikaftom.

Što ste otkrili ovom studijom, koji su vaši glavni zaključci?

Odgovor na te dvije misterije djelomično možemo naći u našoj najnovijoj publikaciji koja je izašla u Molecular Systems Biology. Naime, moja znanstvena grupa pokazala je da su za gore navedene “misterije” odgovorne promjene u “proteinskim interakcijama” ili, jednostavno rečeno, promjene u proteinima koji se vežu na mutirani CFTR protein (u našem slučaju F508del). Ključnu ulogu u tome je odigrala naša novorazvijena MaMTH-HTS metoda putem koje smo mapirali proteine koji se specifično vežu kako na zdravi CFTR protein, tako i na najčešće mutirani F508del CFTR protein. Pomoću MaMTH-HTS metode identificirali smo skoro 500 proteina koji komuniciraju s CFTR proteinom te tako imaju važnu ulogu u njegovoj funkciji prijenosa soli (kloridnih iona) iz stanice i u stanicu kod pacijenata koji boluju od CF.

Zbog toga naša nova publikacija predstavlja do sada najdetaljniju sistemsku analizu CFTR proteina, tzv. CFTR-interaktoma.

Naše novo istraživanje pokazalo je da CF pacijenti, čije plućne i probavne stanice sintetiziraju veliku količinu proteina pod nazivom FGL2, slabije reagiraju na lijek Trikaftu. Slično tome, u suradnji s našim kolegama kliničarima iz Hospital for Sick Kids u Torontu pokazali smo da će pacijenti koji imaju specifične mutacije (promjene) u proteinu pod nazivom SLC26A9, a koji direktno komunicira s CFTR proteinom, imati predominantno probavne, a ne plućne probleme. Dakle, ovisno o načinu komunikacije mutiranog CFTR F508del proteina s ostalim proteinima u stanici možemo predvidjeti oblik i tijek bolesti kod CF pacijenata, a također hoće li kod njih odgovor na terapiju Trikaftom biti pozitivan ili ne.

O koliko je važnom znanstvenom časopisu riječ?

Rad je objavljen 14. veljače u Molecular Systems Biology, vodećem znanstvenom časopisu iz područja istraživanja sistemske biologije, s impact factor 11.5 – u znanstvenim krugovima vrijedi pravilo da je svaki časopis s impact faktorom većim od 10 – odličan. Dakle, imamo veliki razlog za slavlje.

Koliko je važno naše otkriće, govori činjenica da su urednici iz Molecular Systems Biology odlučili naš novi rad iz područja CF objaviti na naslovnoj stranici njihova časopisa za veljaču 2022.

Vijesti HRT-a pratite na svojim pametnim telefonima i tabletima putem aplikacija za iOS i Android. Pratite nas i na društvenim mrežama Facebook, Twitter, Instagram i YouTube!